DE19910128C1

DE19910128C1 - Schutzhülle für Lichtleiter

Info

Publication number: DE19910128C1
Application number: DE1999110128
Authority: DE
Inventors: Jens Elbrecht; Thomas Klos
Original assignee: Aesculap Meditec GmbH
Current assignee: Carl Zeiss Meditec AG
Priority date: 1999-03-04
Filing date: 1999-03-04
Publication date: 2001-01-04
Anticipated expiration: 2019-03-05

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schutzhülle für Lichtleiter (2), vorzugsweise für Lichtleitfasern, wie sie beispielhaft in der Lasertechnik, in der Nachrichtentechnik oder auch in der Bildleittechnik, hier beispielsweise zu Zwecken der Endoskopie, eingesetzt werden. DOLLAR A Der Lichtleiter (2) dient dabei der Übertragung der Strahlungsenergie von der Quelle zum Einstrahlungsort, während die Schutzhülle den Lichtleiter (2) vor mechanischen Einwirkungen und auch vor unangemessenen Umgebungsbedingungen, wie unzulässigen Temperaturen oder zu hohe Feuchtigkeit, zu schützen hat. DOLLAR A Erfindungsgemäß ist eine flexible Schutzhülle vorgesehen, die aus einer Vielzahl von in Verlaufsrichtung des Lichtleiters aneinandergereihter einzelner biegesteifer, stofflich voneinander getrennter Hülsen (4.1, 4.2...4.n) besteht, von denen jede einen Bruchteil der Gesamtlänge des Lichtleiters (2) umgreift und die gelenkig so miteinander verbunden sind, daß jeweils zwei benachbarte Hülsen (4.3, 4.4) um einen Winkel alpha aus ihrer Fluchtungsrichtung gegeneinander verschwenkbar sind.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schutzhülle für Lichtleiter, vorzugsweise für Licht leitfasern, wie sie beispielhaft in der Lasertechnik, in der Nachrichtentechnik oder auch in der Bildleittechnik, hier beispielsweise zu Zwecken der Endoskopie, eingesetzt wer den.

Vor allem zur Übertragung von Strahlung im Bereich der IR- und UV-Wellenlängen wer den Lichtleiter genutzt, die als Hohlleiter oder Fasern und letztere wiederum als Einzel fasern, als Faserbündel oder auch als Flüssigkeitsfasern ausgebildet sein können. Für die Herstellung kommen spezielle Materialien wie Zirkoniumfluorid, Saphir, Chalkoge nid u. a. in Betracht. Die Lichtleiter sind aufgrund ihrer geometrischen Gestalt (schwa cher Querschnitt) und der Besonderheiten des Materials sehr bruchempfindlich, d. h. sie weisen einen Grenz-Biegeradius auf, der ohne Gefahr der Knickung und damit Zerstö rung des Lichtleiters nicht unterschritten werden darf. Diesbezüglich kommt der Schutzhülle vor allem die Funktion zu, den Lichtleiter vor zu starker Krümmung und damit vor Knickung zu schützen.

Bei der praktischen Nutzung der Lichtleiter, vor allem beispielsweise zur Ausübung mikrochirurgischer Operationen am Auge, besteht aber zusätzlich auch die Forderung nach einer hohen Flexibilität des Lichtleiters einschließlich der Schutzhülle, da eine feinfühlige Handhabung des an den Lichtleiter gekoppelten medizinischen Handstüc kes gewährleistet werden muß, denn insbesondere die mikrochirurgischen Operationen erfordern ein möglichst unbehindertes, äußerst präzises Arbeiten.

Zur Flexibilität gehört deshalb auch, daß den notwendigen Richtungsänderungen des Handstückes während der Operation ungeachtet der Anbindung des Handstückes an den mit der Schutzhülle versehenen Lichtleiter nur der minimalste Widerstand entge gengesetzt wird, so daß für den Operateur beispielsweise auch beim Schwenken des Handstückes um 180° und mehr kaum ein Kraftaufwand spürbar wird. Das setzt neben der Flexibilität aber auch ein geringes Gewicht des Lichtleiters einschließlich der Schutzhülle voraus. Des weiteren muß der Operateur von der Sorge entlastet sein, durch seine Handbewegungen den Lichtleiter ungewollt durch Abknicken zerstören zu können, damit er sich auf die Operation konzentrieren kann.

Im Stand der Technik sind verschiedenartige Ausführungen von Lichtleitern und Schutzhüllen bekannt, welche die genannten Forderungen mehr oder weniger umfas send erfüllen. So ist beispielsweise in der DE 43 36 643 A1 ein Lichtleiter beschrieben, der aus einer oder mehreren polymeren Lichtleitfasern besteht, die von einer Schutz hülle umgeben sind. Diese Schutzhülle hat die Form eines Schlauches, in dem die Lichtleitfasern lose angeordnet sind. Dabei besteht der Schlauch aus einem mit über lappenden Bandkanten zu einer Röhre spiralförmig gewickelten Metallband und einer auf der Röhre aufgebrachten polymeren Mantelschicht.

Der Schutz vor zu starker Biegung entsteht hier durch Anschlag der sich überlappen den Bandkanten gegeneinander. Einem solchen Schutzschlauch haftet vor allem der Nachteil eines verhältnismäßig hohen Gewichtes an, das durch die Verwendung von Metall bedingt ist. Ein weiterer wesentlicher Nachteil besteht darin, daß mit zuneh mender Durchbiegung bzw. kleiner werdendem Krümmungsradius ein erhöhter Kraft aufwand erforderlich ist, um den Lichtleiter einschließlich der Schutzhülle zu einem noch kleineren Radius zu krümmen. Das ergibt sich zwangsläufig aus der federnden Eigenschaft des spiralförmig gewickelten Metallbandes, das einer zunehmenden Ver formung stets auch einen zunehmenden Widerstand entgegensetzt. Es ist leicht ein sehbar, daß diese Eigenschaft die freie Manipulierbarkeit beispielsweise eines ange schlossenen Handstückes behindert.

Der Operateur, der ja bemüht ist, das Handstück während der Behandlung stets neu auszurichten, hat bei einer solchen Schutzhülle unterschiedliche, vom Biegeradius ab hängige Kräfte auszuüben. Dabei kommt es bei kleiner werdendem Biegeradius sehr häufig zur Überbiegung und zum Knicken des Lichtleiters, da lediglich der größer wer dende Widerstand, aber keine deutliche Biegebegrenzung spürbar ist. Die im Grenzra dius auszuübende Kraft wird von den Anwendern subjektiv unterschiedlich empfunden und kann insofern nicht als Überlastungskriterium bei der Biegung der Schutzhülle bzw. des Lichtleiters gelten. Dem Benutzer wird kein deutliches Signal vermittelt, wenn der minimal zulässige Biegeradius erreicht ist und damit eine Knickung des Lichtleiters droht.

Das Gebrauchsmuster DE 298 09 160 U1 beschreibt einen Schutzschlauch für einen Lichtleiter zur Übertragung von Laserenergie. Dieser Schutzschlauch weist einen aus Metall bestehenden Innenschlauch auf, der noch mit einem Schutzgeflecht sowie mit einem flüssigkeitsdichten Mantel umgeben ist. Der Innenschlauch ist aus einem spalt frei gewendelten Edelstahl-Flachband gefertigt und läßt nur eine Krümmung des Licht leiters unter verhältnismäßig hohem Kraftaufwand zu, was nachteiligerweise auch ei nen hohen Widerstand gegen die Verformung bzw. ein hohes Rückstellbestreben zur Folge hat. Dazu kommt auch hier das verhältnismäßig hohe, durch die Metallumhül lung bedingte Gewicht, das eine feinfühlige Handhabung zusätzlich erschwert. In der Gegenüberstellung dieser Eigenschaften mit den vorgenannten Forderungen wird deutlich, daß dieser Schutzschlauch zu Zwecken der Mikrochirurgie ebenfalls ungeeig net ist.

In dem Gebrauchsmuster DE 297 12 789 U1 ist vorgeschlagen, einen aus einem Bündel von flexiblen Lichtleitfasern bestehenden Lichtleiter von einer flexiblen Metallhülle zu umgeben, wobei die Metallhülle aus einer Metallfolie gebildet ist. Auch hier treffen in gleicher Weise die bereits ausführlich genannten Nachteile zu.

Von diesem Stand der Technik ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Schutzhülle der vorbeschriebenen Art so weiterzubilden, daß die feinfühlige ma nuelle Handhabung einer angeschlossenen Vorrichtung, etwa eines medizinischen Handstückes, möglich ist. Der Lichtleiter dient dabei der Übertragung der Strahlungs energie von der Quelle zum Einstrahlungsort, während die Schutzhülle den Lichtleiter vor mechanischen Einwirkungen und auch vor unangemessenen Umgebungsbedingun gen, wie unzulässigen Temperaturen oder zu hoher Feuchtigkeit, zu schützen hat.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst mit einer flexiblen Schutzhülle für Lichtlei ter, die aus einer großen Anzahl von in Verlaufsrichtung des Lichtleiters aneinanderge reihter einzelner biegesteifer, stofflich voneinander getrennter Hülsen besteht, von denen jede einen Bruchteil der Gesamtlänge des Lichtleiters umgreift und die gelenkig so miteinander verbunden sind, daß jeweils zwei benachbarte Hülsen um einen Winkel α aus ihrer Fluchtungsrichtung gegeneinander verschwenkbar sind.

Damit ist einerseits gewährleistet, daß der innerhalb der Hülsen verlaufende Lichtleiter gegen mechanische Einwirkungen von außen und weitestgehend auch vor unzulässig hohen Temperaturen und/oder Feuchtigkeitswerten geschützt ist, zum anderen ist aber auch eine äußerst feinfühlige Manipulation beispielsweise eines mit der Schutz hülle bzw. dem eingeordneten Lichtleiter verbundenen medizinischen Handstückes möglich, da die Fluchtungsrichtungen der einzelnen Hülsen unter geringster Kraftauf wendung bzw. gegen geringsten Widerstand leicht veränderbar sind, wodurch sich je nach Bedarf und Handhabung die unterschiedlichsten Krümmungen der Schutzhülle einschließlich des Lichtleiters ergeben, was insbesondere dann erforderlich ist, wenn das dem Handstück entgegengesetzte Ende der Schutzhülle mit einer ortsfesten Strahlungsquelle gekoppelt ist und mit dem Handstück Operationen ausgeführt wer den, die räumliche Richtungsänderungen des Handstückes um 180° und mehr erfor dern.

Der wesentliche funktionelle Unterschied zum Stand der Technik, aus dem sich zu gleich auch die Vorteile der Erfindung ergeben, besteht darin, daß die Schutzhülle ei ner Verformung zu einem kleiner werdenden Biegeradius keinen zunehmenden Wider stand entgegensetzt, da die Rückstellkräfte fehlen, die sich beim Stand der Technik beispielsweise aus der Federwirkung eines spiralförmig gewickelten Metallbandes er geben. Bei der erfindungsgemäßen Lösung hat die Veränderung der Fluchtungsrich tung zweier benachbarter Hülsen mit zunehmendem Winkel α, der ein Maß für die Än derung der Fluchtungsrichtungen ist, keine Erhöhung des Kraftaufwandes zur Folge, da hier lediglich die Hülsen um eine entsprechende Gelenkachse gegeneinander ver schwenkt werden. Es sind auch keine Kräfte erforderlich, um die Hülsen in der Stellung bzw. Position zueinander zu halten, die sie nach der Richtungsänderung eingenommen haben, da, wie dargestellt, eine Rückstellkraft nicht vorhanden ist.

Ein weiterer Vorteil gegenüber den bekannten technischen Lösungen besteht darin, daß die Verschwenkung jeweils zweier benachbarten Hülsen gegeneinander aus ihrer Fluchtungsrichtung begrenzt ist. Die Verschwenkung ist nur soweit möglich, bis die Mittenachsen der benachbarten Hülsen um den Winkel α aus ihrer Fluchtungsrichtung gegeneinander geneigt sind; erfindungsgemäß liefert die Neigungsbegrenzung dem Benutzer ein deutlich wahrnehmbares Signal, wenn der minimal zulässige Biegeradius erreicht ist, wie im folgenden noch zu zeigen sein wird, und verhindert so beispiels weise ein unbeabsichtigtes Knicken des Lichtleiters.

Die Neigungsbegrenzung kann aber auch aus folgendem wichtigen Grund wünschens wert sein: Die Grundform des Lichtleiters ist ein "Stab", meist mit zylindrischem Quer schnitt, in dem das Licht durch Totalreflexion an der Mantelinnenfläche weitergeleitet wird. Bei einer Krümmung dieses "Stabes" ändern sich die Einfallswinkel an der Mantel innenfläche und die Totalreflexion wird um so mehr gestört, je stärker die Krümmung bzw. je kleiner der Biegeradius wird. Insofern kann die Neigungsbegrenzung auch dazu dienen, den Biegeradius des Lichtleiters auf ein unter praktischen Gesichtspunkten noch vertretbares Maß zu begrenzen.

Die Vorgabe des Winkels α kann also sowohl unter dem Aspekt der Knickung als auch der Apertur erfolgen. Diesbezüglich und im Zusammenhang mit der vorliegenden Er findung ist der Winkel α bevorzugt in dem Wertebereich von 5° bis 20, besonders be vorzugt mit dem Wert 15° vorzugeben.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weisen jeweils zwei benachbarte Hülsen an ihren einander zugewandten Enden miteinander korrespondierende, als Ge lenke mit mindestens einer Gelenkachse ausgebildete Rastelemente auf, wobei stets das Ende der einen Hülse in das Ende der benachbarten Hülse rastend eingreift und die einzelnen Hülsen einen Verbund bilden, der in Verlaufsrichtung des Lichtleiters auch auf erheblichen Druck und auch auf Zug beanspruchbar ist. Hierdurch wird außerdem erreicht, daß die durch ein solches Gelenk miteinander verbundenen Hülsen bezüglich ihrer Fluchtungsrichtung um die mindestens eine Gelenkachse bei gleichmäßiger Kraft aufwendung verschwenkt werden können.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Rastelemente als Kugelrastelemente ausgebildet sind, wobei das Ende der einen Hülse eine Kugelform und das zugewandte Ende der anderen Hülse eine Kalottenform aufweist und so jeweils zwei benachbarte Hülsen durch eine Kugelgelenkkupplung formschlüssig miteinander verbunden sind.

Eine derartige Schutzhülle ist in beliebiger Länge leicht herstellbar, indem Hülse an Hülse gefügt wird. Die Hülsen können als Massenteile einzeln vorgefertigt werden, was einen geringen Kostenaufwand pro Hülse bedeutet. Die Hülsen können dann in einer durch die vorgegebene Länge des zu umhüllenden Lichtleiters angemessenen Anzahl aneinandergereiht werden, wobei jeweils unter leichtem Druck die kugelige Ausfor mung am Ende der einen Hülse in die Kalottenform am Ende der nächsten Hülse einge schoben wird und dort einrastet.

Zur Begrenzung des Winkels α, um den je zwei benachbarte Hülsen bezüglich ihrer Fluchtungsrichtung gegeneinander verschwenkbar sind, sind erfindungsgemäß die einander zugewandten Endabschnitte benachbarter Hülsen mit korrespondierenden Anschlagflächen versehen, wobei sich diese Anschlagflächen dann aneinander anlegen und eine weitere Richtungsänderung verhindern, wenn der maximal zulässige Winkel α und damit der minimale Biegeradius des Lichtleiters erreicht ist.

Auf diese Weise kann der Lichtleiter nicht stärker gekrümmt bzw. der Biegeradius des Lichtleiters nicht kleiner werden, als dies die Anschläge zulassen. Die Anschlagflächen sind an die Enden der Hülsen angeformt und erfordern nur einen geringen Mehrauf wand bei der Herstellung und keinen zusätzlichen Aufwand beim Aneinanderfügen der Hülsen.

In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Hülsen ringförmige Querschnitte aufweisen, wobei der Innendurchmesser des Quer schnittes, mittig zwischen den beiden Hülsenenden gemessen, um ein Spiel, das eine leichtgängige Verschiebung der Hülsen relativ zum Lichtleiter ermöglicht, größer aus geführt ist als die Querschnittsabmessung des Lichtleiters und wobei die Innendurch messer von der Mitte zu den beiden Enden hin zunehmend größer ausgebildet sind.

Mit der Möglichkeit der relativen Verschiebung der Hülsen zum Lichtleiter ist der Län genausgleich gewährleistet, der erforderlich ist, sobald die Neigung der benachbarten Hülsen zueinander geändert wird, um dem innerhalb der Hülsen verlaufenden Lichtlei ter die gewünschte Krümmung vorzugeben. Dabei sorgt der kleine Querschnitts durchmesser in der Mitte der Hülsen auch dafür, daß die relative Beweglichkeit von Hülse und Lichtleiter senkrecht zur Verlaufsrichtung des Lichtleiters auf das notwendi ge Maß beschränkt bleibt, während die zu den Enden jeder Hülse größer werdenden Innendurchmesser dafür sorgen, daß der Lichtleiter in den Gelenkachsen zweier Hülsen keine Knickung erfahren kann. Insofern ist an den Hülsenenden zwischen der Innen wandung einer Hülse und der Außenfläche des Lichtleiters soviel Spiel vorgesehen, daß die Verschwenkung bis zum maximal möglichen Winkel α ohne Gefahr einer Knickung des Lichtleiters erfolgt.

Im Rahmen der Erfindung liegt es weiterhin, daß mindestens zwei der einander be nachbarten Hülsen mit Mitteln zur Begrenzung und zur Verhinderung einer relativen Verdrehung zueinander um ihre Mittenachsen bzw. die optische Achse des Lichtleiters ausgestattet sind. Damit wird vorteilhaft erreicht, daß von den Hülsen keine Torsions kräfte auf den Lichtleiter übertragen werden können und dieser so auch gegen Zerstö rung durch einwirkende Torsionskräfte geschützt ist.

Die Mittel zur Verhinderung einer Verdrehung zweier Hülsen relativ zueinander können derart ausgestaltet sein, daß von zwei benachbarten Hülsen eine Hülse mindestens eine in eine radiale Richtung weisende Materialaussparung und die andere Hülse min destens eine hierzu korrespondierende und in die Materialaussparung der benachbar ten Hülse eingreifende Materialerhebung aufweist. Durch diesen Eingriff ist gewährlei stet, das die Ausrichtung der beiden benachbarten Hülsen, bezogen auf ihre Verdre hung um die Mittenachsen, immer gleichgerichtet bleibt. Die Verschwenkbarkeit dieser beiden Hülsen zueinander um den Winkel α bezogen auf ihre Fluchtungsrichtung wird dadurch nicht beeinflußt.

Eine weitere Ausgestaltungsvariante der Mittel zur Begrenzung bzw. Verhinderung der relativen Verdrehung zueinander sieht vor, daß die Hülsen von einem Mantel aus einem flexiblen Material umgeben sind, der mit dem äußeren Umfang der Hülsen verschweißt, bevorzugt verklebt ist oder unter Vorspannung reibschlüssig auf deren äußerem Um fang aufsitzt, wodurch die relative Verdrehung gegeneinander verhindert oder zumin dest begrenzt ist.

Dieser Mantel hat nicht nur den Vorteil, Torsionskräfte aufnehmen zu können und da mit die Verdrehung der Hülsen zueinander um ihre Mittenachsen zu verhindern, son dern er schafft auch zusätzlich mechanische Stabilität und es ist möglich, seine Ober fläche mit Eigenschaften auszustatten, die bestimmten medizinischen Anforderungen bei entsprechendem Einsatz genügen.

So ist es oftmals erforderlich, daß die äußere Oberfläche des Mantels hygienisch unbe denklich, außerdem schnell und leicht zu reinigen sein und insofern eine möglichst glatte Oberfläche aufweisen muß. Auch ist häufig erwünscht, daß der Mantel unemp findlich gegenüber Desinfektionsmitteln ist und sterilisierbar sein muß, was Unemp findlichkeit gegenüber Feuchtigkeit, Temperatur und Sterilisationsgasen voraussetzt.

Außerdem hat der Mantel auch noch den Vorteil, daß er zusätzlich in Richtung des Lichtleiters wirkende Zug- bzw. Druckkräfte aufnehmen kann und so die Rastelemente, durch die die Hülsen miteinander verbunden sind, entlastet. Allerdings muß der Mantel aus einem sehr weichen und flexiblen Material bestehen, damit die Flexibilität der Schutzhülle gewährleistet bleibt.

Diesbezüglich hat sich bewährt, den Mantel aus einem mit Silikon beschichteten Glasseidengewebe herzustellen. Damit lassen sich alle vorgenannten Eigenschaften erzielen. Denkbar ist auch die Ausbildung eines mehrschichtigen Mantels, wobei dann die innere, sich zwischen der äußeren und dem Umfang der Hülse befindenden Schicht die Zug- und Torrsionskräfte aufnehmen und die äußere Schicht die für den medizini schen Einsatz vorteilhaften Oberflächeneigenschaften aufweisen sollte.

In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind die Mittel zur Ver hinderung oder Begrenzung einer Verdrehung zweier benachbarter Hülsen gegenein ander zwischen allen benachbarter Hülsen vorgesehen, ausgenommen zwischen der ersten und der zweiten Hülse und/oder zwischen der letzten und der vorletzten Hülse (in Verlaufsrichtung des Lichtleiters betrachtet). Damit wird vorteilhaft erreicht, daß lediglich die erste Hülse und/oder die letzte Hülse der Schutzhülle gegenüber den üb rigen Hülsen um die Mittenachse verdrehbar ist.

Insofern kann vorgesehen sein, daß die erste und letzte Hülse der Schutzhülle nicht mit dem Mantel verklebt, verschweißt oder auch nur reibschlüssig verbunden ist und auch keine sich in radiale Richtung erstreckenden Materialerhebungen und Material aussparungen aufweisen, die mit der Nachbarhülse in Verbindung stehen. Die Ver drehbarkeit der ersten und/oder die letzten Hülse gegenüber den übrigen Hülsen der Schutzhülle ist beispielsweise dann wünschenswert, wenn sie über ein Gewinde mit anderen lichtleitenden Baugruppen, etwa einkoppelseitig mit der Strahlungsquelle und auskoppelseitig mit einem medizinischen Handstück, verbunden werden sollen.

Vorteilhaft können die Hülsen aus einem Kunststoff mit einem Elastizitätsmodul im Bereich von E = 2.000 MPa bis 15.000 MPa, bevorzugt einem glasfaserverstärkten Po lyamid, besonders bevorzugt einem glasfaserverstärkten Polyamid der Bezeichnung PA6GF25, gefertigt sein.

Der Mantel sollte aus einem weichen Gummi oder einem sehr flexiblen Kunststoff be stehen. Eine einzelne Hülse sollte beispielsweise in einer Länge von 15 mm bis 25 mm ausgeführt sein, wobei der Innendurchmesser an der engsten Stelle etwa 4 mm und der Außendurchmesser etwa 8 mm betragen sollte.

Die Erfindung soll nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen

Fig. 1 eine prinzipielle Anordnung der erfindungsgemäßen Lösung.

Fig. 2 eine Einzelheit A aus Fig. 1

Fig. 3 die Darstellung nach Fig. 2, jedoch mit gegeneinander geneigten Hülsen

Fig. 4 eine weitere Ausgestaltungsvariante der Erfindung

In Fig. 1 ist eine Laserstrahlungsquelle 1 dargestellt, die über einen flexiblen Lichtleiter 2 mit einem medizinischen Handstück 3 verbunden ist. Die Laserstrahlungsquelle 1 sei beispielhaft mit einem Er:YAG-Laser ausgestattet, der eine Strahlung mit einer Wellen länge im Bereich λ = 2,9 µm abstrahlt. Das medizinische Handstück 3 sei zur Ausfüh rung von mikrochirurgischen Eingriffen im Auge, etwa zur Phakoemulsifikation, ausge bildet. Der Lichtleiter 2 soll beispielhaft aus einer Einzelfaser aus Quarzglas bestehen, wobei sich der Gegenstand der Erfindung nicht in der angegebenen Konkretheit er schöpft, sondern anstelle des Er:YAG-Lasers auch anderweitige technisch äquivalente Strahlungsquellen in Frage kommen und als Lichtleiter anstelle der Einzelfaser aus Quarzglas auch Einzelfasern aus Zirkoniumfluorid, Saphir, Chalkogenid o. ä. und wei terhin auch Hohlleiter, Flüssigkeitsfasern und andere flexible Lichtleiter vorgesehen sein können, die der jeweiligen Verwendung angepaßt und zur Übertragung der Strah lung geeignet sind. Weiterhin ist die Erfindung nicht auf die Übertragung der Strah lungsenergie zu einem medizinischen Handstück beschränkt, sondern es sind hier auch andere strahlführende Instrumente denkbar. Anstelle des Handstückes kann man sich auch eine Lichtleiterkupplung vorstellen.

Da das medizinische Handstück 3 ortsveränderlich sein muß, um die mikrochirurgische Operation ausführen zu können und deswegen auch leicht und feinfühlig zu handha ben sein soll, während die Laserstrahlungsquelle 1 in relativer Ruhe verbleibt, besteht die Forderung des Anwenders darin, daß der Lichtleiter 2 von einer Schutzhülle umge ben ist, die einerseits die gewünschte Flexibilität nicht behindert, andererseits aber den Lichtleiter 2 auch vor äußeren mechanischen Einflüssen, Temperatureinflüssen usw. schützt. Hierzu gehört vor allem auch, daß eine Biegung des Lichtleiters 2 um einen so kleinen Radius verhindert wird, der ein Abknicken des Lichtleiters 2 innerhalb der Schutzhülle zur Folge hätte.

Erfindungsgemäß ist eine Schutzhülle vorgesehen, die aus einer Vielzahl von in Ver laufsrichtung des Lichtleiters 2 aneinandergereihter einzelner Hülsen 4.1, 4.2, 4.3 bis 4.n besteht. Jede dieser einzelnen Hülsen 4.1 bis 4.n umgreift dabei eine Teilstrecke bzw. einen Abschnitt der Gesamtlänge des Lichtleiters 2.

Bei der Operation kommt es in unterschiedlichster Weise zur Positionsänderungen des Handstückes 3 gegenüber der in relativer Ruhe befindlichen Laserstrahlungsquelle 1. Hierdurch erfährt der Lichtleiter 2 Krümmungen, die - wie leicht vorstellbar - nicht nur in der Zeichenebene der Fig. 1 liegen.

In Fig. 2 ist die Einzeleinheit A aus Fig. 1 vergrößert dargestellt, um eine bevorzugte Gestaltungsvariante der erfindungsgemäßen Schutzhülle anhand der beiden benach barten Hülsen 4.3 und 4.4 erläutern zu können. Es ist zu erkennen, daß die beiden Hülsen 4.3 und 4.4 durch Rastelemente miteinander verbunden sind, die in Form eines Kugelgelenkes ausgebildet sind. Dabei weist die Hülse 4.3 an ihrem der benachbarten Hülse 4.4 zugewandten Ende eine kalottenförmige Ausnehmung 5 auf, während die Hülse 4.4 an ihrem der Hülse 4.3 zugewandten Ende mit einer kugelförmigen Wulst 6 versehen ist.

Weiterhin ist ersichtlich, daß die kalottenförmige Ausnehmung 5 durch eine ringförmi ge Rastkante 7 begrenzt ist. Der Durchmesser der Rastkante 7 ist um soviel kleiner als der größte Durchmesser der kugelförmigen Wulst 6, daß einerseits unter geringem manuellem Kraftaufwand das Einrasten der kugelförmigen Wulst 6 unter Überwindung der Rastkante 7 in die kalottenförmige Ausnehmung 5 möglich ist und andererseits auch eine Mindestzugkraft erforderlich ist, um beide Hülsen wieder voneinander zu lösen.

Auf diese Weise ist das Aneinanderfügen der Hülsen 4.3 und 4.4 von Hand leicht zu bewerkstelligen, und umgekehrt können die beiden Hülsen 4.3 und 4.4 im Bedarfsfalle auch wieder voneinander getrennt werden.

Im aneinandergefügten Zustand sind die beiden Hülsen 4.3 und 4.4 um die Position 8 im Zentrum der kugelförmigen Wulst 6 und der kalottenförmigen Ausnehmung 5 ge geneinander verschwenkbar. Die Verschwenkung der beiden Hülsen 4.3 und 4.4 ge geneinander um die Position 8 führt zu einer Krümmung des Lichtleiters 2, der von den Hülsen 4.3 und 4.4 umschlossen ist. Die Position, die die beiden Hülsen 4.3 und 4.4 nach dieser Verschwenkung zueinander haben sowie die damit erzielte Krümmung des Lichtleiters 2 ist in Fig. 3 dargestellt. Das Verschwenken der beiden Hülsen 4.3 und 4.4 gegeneinander kann sowohl in der Zeichenebene der Fig. 3 als auch aus der Zei chenebene heraus erfolgen, und zwar soweit dies durch die Kugelgelenkverbindung zugelassen wird.

Um nun eine Krümmung des Lichtleiters 2 über ein zulässiges Maß hinaus zu verhin dern, ist an dem der Hülse 4.4 zugewandten Ende der Hülse 4.3 eine kegelförmige Anschlagfläche 9 und an dem der Hülse 4.3 zugewandten Ende der Hülse 4.4 eine zy lindrische Anschlagfläche 10 vorgesehen. Wie in Fig. 3 erkennbar, ist das Verschwenken der beiden Hülsen 4.3 und 4.4 gegeneinander nur soweit möglich, bis die zylindrische Anschlagfläche 10 zur Anlage an die kegelförmige Anschlagfläche 9 kommt. Auf diese Weise wird erfindungsgemäß eine zu starke Krümmung des Lichtleiters 2 verhindert. Beispielhaft sind die Anschlagflächen 9 und 10 so dimensioniert, daß eine Auslenkung der beiden Hülsen 4.3 und 4.4 gegeneinander um maximal den Winkel α = 10° möglich ist. Der Winkel α kann natürlich in Abhängigkeit von der Ausgestaltung der Ausfor mungen an den Enden der Hülsen 4.3 und 4.4 und selbstverständlich auch in der Ab hängigkeit vom Material des Lichtleiters 2 bzw. von dessen minimal zulässigem Krümmungsradius größer und kleiner ausgelegt sein.

In Fig. 2 ist weiterhin dargestellt, daß die Hülsen 4.3 und 4.4 an ihren voneinander ab gewandten Enden die genau gegensätzliche Ausformung aufweisen als an ihren anein ander zugewandten Enden. So weist die Hülse 4.3 dort die kugelförmige Wulst 6 auf, während die Hülse 4.4 an dieser Stelle mit der kalottenförmigen Ausnehmung 5 verse hen ist. Das betrifft in analoger Weise die kegelförmige Anschlagfläche 9, die zylindri sche Anschlagfläche 10 und selbstverständlich auch die Rastkante 7. Auf diese Weise ist es möglich, derart ausgebildete Hülsen in beliebiger Anzahl n aneinanderzufügen und damit Lichtleiter 2 beliebiger Länge zu umschließen. Ein mit einer solchen Schutz hülle versehener Lichtleiter 2 hat den Vorteil, daß nur ein minimaler Kraftaufwand zur Richtungsänderung des angeschlossenen Handstückes bzw. zur Biegung des Lichtlei ters 2 erforderlich ist und außerdem eine Überbiegung des Lichtleiters 2 mit hoher Sicherheit verhindert wird.

Wie aus Fig. 1 weiterhin hervorgeht, können die erste Hülse 4.1 und die letzte Hülse 4.n abweichend von den übrigen Hülsen 4.2 bis 4.n - 1 mit größerer Länge ausgeführt sein und es liegt im Rahmen der Erfindung, die Hülse 4.1 an ihrem der Laserstrahlungs quelle 1 zugewandten Ende mit einer Lichtleiterkupplung auszustatten. Das gilt analog für das dem medizinischen Handstück zugewandten Ende der Hülse 4.n. Außerdem kann vorgesehen sein, daß die Hülsen 4.1 und 4.n nur jeweils an ihren den benachbar ten Hülsen 4.2 bzw. 4.n - 1 zugewandten Enden mit Rastelemten (der kugelförmigen Wulst 6 oder der kalottenförmigen Ausnehmung 5) versehen sind.

Wie in Fig. 2 und Fig. 3 weiterhin zu erkennen ist, ist der Innendurchmesser der Hülsen 4.3 und 4.4 um ein Spiel, das eine leichtgängige Verschiebung der Hülsen 4.3 und 4.4 auf dem Lichtleiter 2 ermöglicht, größer ausgeführt als die Querschnittsabmessung des Lichtleiters 2. Im dargestellten Beispiel hat der Lichtleiter 2 ebenso wie die Hülsen 4.3 und 4.4 einen kreisrunden Querschnitt. Aufgrund dieses Spieles ist es nun möglich, daß sich der Lichtleiter 2 gegenüber den Hülsen 4.3 und 4.4 in Längsrichtung leicht gängig verschiebt während die Hülsen 4.3 und 4.4 gegeneinander verschwenkt wer den.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung gemäß Fig. 4 sind an der kugelförmigen Wulst 6 zwei in entgegengesetzte radiale Richtungen weisende Materi alerhebungen 11 und hierzu korrespondierend an der kalottenförmigen Ausnehmung 5 zwei in dieselben Richtungen weisende Materialaussparungen 12 vorgesehen, die bei ineinandergefügten Hülsen 4.3 und 4.4 miteinander im Eingriff stehen. Durch diesen Eingriff von Materialerhebung 11 und Materialaussparung 12 ist eine Verdrehung der Hülse 4.3 und 4.4 gegeneinander um die Mittenachse 13 der Hülsen verhindert und der Lichtleiter wird vor Torsion geschützt.

Als Material hat sich in der praktischen Erprobung für die Hülsen ein glasfaserverstärk ter Polyamid der Bezeichnung PA6GF25 bewährt, der ein Elastizitätsverhalten aufweist, das problemlos das Fügen jeweils zweier Hülsen, wie am Beispiel der Hülsen 4.3 und 4.4 dargestellt, über die Rastkante 7 hinweg gestattet.

In einer weiteren sehr bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, die Hülsen 4.1 bis 4.n zusätzlich mit einem Gummimantel 14 zu umgeben, der sowohl Torsionskräfte, vor denen der Lichtleiter 2 zu schützen ist, aufnehmen kann als auch in der Lage ist, das Vordringen von Staub und Feuchtigkeit zum Lichtleiter 2 weitestgehend zu verhin dern.

Bezugszeichenliste

1

Laserstrahlungsquelle

2

Lichtleiter

3

medizinisches Handstück

4.1

. . .

4.

n Hülsen

5

kalottenförmige Ausnehmungen

6

kugelförmige Wulst

7

Rastkante

8

Position

9

kegelförmige Anschlagfläche

10

zylindrische Anschlagfläche

11

Materialerhebung

12

Materialaussparung

13

Mittenachse

14

Mantel

Claims

1. Flexible Schutzhülle für Lichtleiter (1), bestehend aus einer großen Anzahl von in Verlaufsrichtung des Lichtleiters (1) aneinandergereihter einzelner biegesteifer, stofflich voneinander getrennter Hülsen (4.1 . . . 4.n), von denen jede einen Bruchteil der Gesamtlänge des Lichtleiters (1) umgreift und die gelenkig so miteinander verbunden sind, daß jeweils zwei benachbarte Hülsen (4.3, 4.4) um einen Winkel α aus ihrer Fluchtungsrichtung gegeneinander verschwenkbar sind, wobei jeweils zwei benachbarte Hülsen (4.3, 4.4) an ihren einander zugewandten Enden miteinander korrespondierende, als Gelenke mit mindestens einer Gelenkachse ausgebildete Rastelemente aufweisen und wobei stets das Ende einer Hülse (4.4) in das Ende der benachbarten Hülse (4.3) rastend eingreift, so daß die einzelnen Hülsen (4.3, 4.4) einen Verbund bilden, der in Verlaufsrichtung des Lichtleiters (1) auf erheblichen Druck und auf Zug beanspruchbar ist und wobei der Lichtleiter relativ zu den Hülsen (4.1 . . . 4.n) in axialer Richtung und im Bereich der Gelenke in radialer Richtung verschiebbar ist.

2. Schutzhülle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rastelemente als Kugelgelenke ausgebildet sind, wobei das Ende der einen Hülse (4.4) eine Kugelform (6) und das zugewandte Ende der anderen Hülse (4.3) eine Kalottenform (5) aufweist und so jeweils zwei benachbarte Hülsen (4.3, 4.4) durch eine Kugelgelenkkupplung formschlüssig miteinander verbunden sind.

3. Schutzhülle nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die einander zugewandten Endabschnitte bei benachbarten Hülsen (4.3, 4.4) mit korrespondierenden Anschlagflächen (9, 10) zur Begrenzung des Winkel α ausgestattet sind.

4. Schutzhülle nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Anschlagflächen (9, 10) der Winkel α bevorzugt auf Werte von 5° bis 20°, besonders bevorzugt auf den Wert 15° begrenzt ist.

5. Schutzhülle nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülsen (4.1 . . . 4.n) ringförmige Querschnitte aufweisen, wobei der Innendurchmesser des Querschnittes in der Mitte zwischen den beiden Enden der Hülsen (4.1 . . . 4.n) um ein Spiel, das eine leichtgängige Verschiebung der Hülsen (4.1 . . . 4.n) relativ zum Lichtleiter (1) ermöglicht, größer ausgeführt ist als die Querschnittsabmessung des Lichtleiters (1) und wobei die Innendurchmesser von der Mitte zu beiden Enden hin zunehmend größer ausgebildet sind.

6. Schutzhülle nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei mindestens zwei einander benachbarten Hülsen (4.3, 4.4) Mittel zur Verhinderung oder Begrenzung einer Verdrehung gegeneinander um ihre Mittenachsen (13) vorgesehen sind.

7. Schutzhülle nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß von den benachbarten Hülsen (4.3, 4.4) eine Hülse mindestens eine in radiale Richtung weisende Materialaussparung (12) und die andere Hülse mindestens eine hierzu korrespondierende und in die Materialaussparung (12) der benachbarten Hülse (4.4) eingreifende Materialerhebung (11) aufweist, wodurch die Verdrehung gegeneinander verhindert ist.

8. Schutzhülle nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die benachbarten Hülsen (4.3, 4.4) von einem Mantel (14) aus einem flexiblen Material umgeben sind, der mit dem äußeren Umfang der Hülsen (4.3, 4.4) verschweißt, bevorzugt verklebt ist oder unter Vorspannung reibschlüssig auf deren äußerem Umfang aufsitzt, wodurch die Verdrehung gegeneinander verhindert oder zumindest begrenzt ist.

9. Schutzhülle nach einem der Ansprüche 6 bis 8, bei der die Mittel zur Verhinderung oder Begrenzung einer Verdrehung gegeneinander zwischen allen einander benachbarten Hülsen (4.1 . . . 4.n), ausgenommen zwischen der ersten (4.1) und zweiten (4.2) und/oder zwischen der letzten (4.n) und vorletzten (4.n - 1) Hülse, vorgesehen sind.

10. Schutzhülle nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erste (4.1) und/oder die letzte Hülse (4.n) lediglich an dem der jeweils benachbarten Hülse (4.2 bzw. 4.n - 1) zugewandten Ende mit den Merkmalen nach einem der Ansprüche 2 bis 5 ausgestattet ist und an dem der jeweils benachbarten Hülse (4.2 bzw. 4.n - 1) abgewandten Ende Kupplungselemente zur Verbindung mit anderen lichtleitenden Baugruppen aufweist.

11. Schutzhülle nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülsen (4.1 . . . 4.n) aus einem Kunststoff mit einem Elastizitätsmodul im Bereich von E = 2.000 bis 15.000 MPa, bevorzugt einem glasfaserverstärkten Polyamid, besonders bevorzugt einem glasfaserverstärkten Polyamid der Bezeichnung PA6GF25, gefertigt sind.

12. Schutzhülle nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel (14) aus Gummi oder Kunststoff besteht.