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Die
Erfindung betrifft eine endoskopartige Vorrichtung zum Einbringen
in einen Kanal eines menschlichen oder tierischen Körpers mit
an ein optisches System angeschlossener Röhre engen Durchmessers, die andernends
eine Rohrmündung
aufweist.
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Derartige
Vorrichtungen sind als Laparoskope bzw. Thorakoskope bekannt und
beispielsweise mit Großbild-Geradeausblick-Optik
0° oder
Großbild-Vorausbild-Optik
30° bzw.
45° ausgestattet,
wobei bei der Einführung
des Mündungsbereiches
in den zu untersuchenden Kanal häufig
Probleme entstehen. Insbesondere erfolgt häufig ein Beschlagen von am
Mündungsbereich
installierten optischen Elementen.
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In
Kenntnis dieser Gegebenheiten hat sich der Erfinder das Ziel gesetzt,
eine Vorrichtung und ein Verfahren der eingangs erwähnten Art
so zu verbessern, dass jene Einführung
ohne Schwierigkeiten möglich
ist. Vor allem soll das Beschlagen der optischen Elemente unterbunden
werden.
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Zur
Lösung
dieser Aufgabe führt
die Lehre des unabhängigen
Anspruches; die Unteransprüche
geben günstige
Weiterbildungen an. Zudem fallen in den Rahmen der Erfindung alle
Kombinationen aus zumindest zwei der in der Beschreibung, der Zeichnung
und/oder den Ansprüchen
offenbarten Merkmale. Bei angegebenen Benennungsbereichen sollen
auch innerhalb der genannten Grenzen liegende Werte als Grenzwerte
offenbart und beliebig einsetzbar sein.
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Erfindungsgemäß ist in
die Röhre
ein Heizungssystem integriert, mit welchem dem Mündungsende bzw. Mündungsbereich
der Rohre Wärme
zugeführt
wird. Dies kann nach einem Merkmal der Erfindung durch ein wärmendes
Strömungsmittel
er folgen, nach einem anderen Konzept durch eine elektrische Wärmezuleitung
bzw. ein elektrisches Heizelement, das am Mündungsende in der Röhre untergebracht
ist. Zudem soll die Temperatur des Heizsystems gesteuert werden
können.
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Bei
der Ausgestaltung der Röhre
für das
Strömungsmittel
sind zum einen etwa achsparallele Führungsräume geringen Querschnitts vorgesehen,
die jeweils zur Längsachse
der Röhre
hin durch einen Teilrohrabschnitt bzw. ein Rinnenprofil begrenzt
sind. Oder in der Röhre
wird ein Innenrohr angebracht, welches mit der Röhre einen zylindrischen Ringraum
als Führungsraum
für das
Strömungsmittel
begrenzt.
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Im
Rahmen der Erfindung liegt es, dass der Mündungsbereich der Röhre an eine
elektrische Wärmezuleitung
angeschlossen ist. Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist
in die Röhre
ein elektrisches Heizelement eingebracht, deren Mündungsbereich
zugeordnet sowie an eine Stromquelle anschließbar gestaltet.
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Als
günstig
hat es sich erwiesen, mehrere Heizleiter des Heizelements in einem
von zwei Mantelschichten begrenzten Raum unterzubringen und diese
bevorzugt parallel zur Mittelachse des Heizelements verlaufen zu
lassen.
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Jene
Mantelschicht enthält
bevorzugt ein Glasfasergewebe, das beidseits von einer Deckschicht überspannt
ist. Diese aufvulkanisierte/n Deckschicht/en besteht/bestehen vorteilhafterweise
aus Siliconwerkstoff, insbesondere aus Silicon RD 6300 E im Falle
der innenliegenden Deckschicht sowie Silicon RD 6310 E der äußeren Deckschicht.
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Zudem
ist vorgesehen, eine Mantelschicht des Heizelements aus Polytetrafluorethylen
(PTFE) zu formen.
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Bei
Herstellung der Vorrichtung werden erfindungsgemäß die beiden Mantelschichten
des Heizelements querschnittlich etwa ringförmig gebogen, und der Raum
zwischen ihnen bildet einen Ringraum, der unter Zwischenschaltung
der inneren Mantelschicht einen rohrartigen Innenraum des Heizelements
umgibt. Als günstig
hat es sich erwiesen, auf der Außenfläche des Heizelements einen
Heizungsanschluss sowie einen Sensoranschluss anzuordnen, von denen
Verbindungskabel ausgehen.
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Im
Rahmen der Erfindung liegt auch ein eingangs erwähntes Verfahren, in dessen
Verlauf dem Mündungsbereich
der Rohre Wärme
zugeführt
und diese vorteilhafterweise gesteuert wird.
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Insgesamt
ergibt sich durch die Möglichkeit
der Erwärmung
des Instrumentes eine erheblich verbesserte Handhabbarkeit, vor
allem entfällt
die Trübung
der optischen Elemente.
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Weitere
Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus
der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand
der Zeichnung; diese zeigt in:
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1:
eine Seitenansicht eines Laparoskopes bzw. eines Thorakoskopes;
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2,3,4:
drei unterschiedlich gestaltete Endabschnitte der Vorrichtung nach 1;
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5:
einen gegenüber
der 5 vergrößerten Ausschnitt
einer Vorrichtung im Längsschnitt;
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6:
einen Schnitt durch ein Silicontuch;.
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7, 9:
jeweils eine Draufsicht auf ein Heizelement;
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8 bzw. 10:
einen vergrößerten Querschnitt
durch das Heizelement der 7 nach deren
Linie VIII-VIII bzw. durch das Heizelement der 9 nach
deren Linie X-X;
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11:
eine schematische Skizze zur Zuordnung eines Sensors zu einer Heizung.
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1 zeigt
ein Laparoskop 10 zur Durchführung von Bauchspiegelungen
bzw. ein Thorakoskop für Untersuchungen
im Bereich des Brustkorbes, also ein für die Laparoskopie bzw. Thorakoskopie
eingerichtetes Endoskop; letzeres ist ein Instrument zum Besichtigen
enger Kanäle
wie etwa der menschlichen Speiseröhre. Das Laparoskop 10 weist
eine in jenen Kanal einzuführende
Röhre 12 – eines
Außendurchmessers
d von beispielsweise 10 mm sowie einer Länge a von etwa 310 mm – mit an
einem freien Ende vorgesehener Rohrmündung 14 auf, eine
andernends angeordnete Beleuchtungseinrichtung 20 sowie
ein optisches System 22 von Prismen und Linsen. Bei 24 ist
ein zur Rohrlängsachse
A koaxialer Ringadapter für
ein Auge eines nicht dargestellten Benutzers angedeutet. Dieser
Adapter 24 kann auch als Aufnahmeorgan für eine Kamera
ausgebildet sein.
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In
den 2 bis 4 sind unterschiedlich gestaltete
Endabschnitte oder Mündungsbereiche 18, 18a , 18b der
Röhre 12, 12a erkennbar. Nicht wiedergegeben ist
eine der Rohrmündung 14 bzw.
ihrem Mündungsrand 16, 16a zugeordnet sowie den Röhrenquerschnitt
schließende
transparente Platte.
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Der
Endabschnitt 18 der 2 stellt
eine autoklavierbare Großbild-Geradeausbild-Optik
0° vor mit
zur Längsachse
A radialem Mündungsrand 16 sowie
mit – nicht
erkennbarer – eingebauter
Fiberglas-Lichtleitung. Das zur Längsachse A symmetrische Blickfeld
wird von zwei Grenzgeraden 17 bestimmt, diese bestimmen
einen Winkel g von 90°.
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Endabschnitt 18a der 3 zeigt
eine – ebenfalls
autoklavierbare – Großbild-Vorausblick-Optik
30° mit einem
Anschluss für
Fiberglas-Lichtkabel auf einer gegenüberliegenden Seite; ein von
einem Sehstrahl 19 mit der Längsachse A gebildeter Winkel
t misst hier 30°.
In 4 ist eine Großbild-Optik 45° – also einem
Winkel t von 45° – dies ebenfalls
mit Anschluss für
Fiberglas-Lichtkabel auf der gegenüberliegenden Seite. Die Röhren 12a der 3, 4 enden
mit einem zur Längsachse
A in einem Winkel w von 70° bzw.
45° geneigten
Mündungsrand 16a .
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5 gibt
einen Abschnitt eines Laparoskops 10a mit
einer Röhre 11 eines
Außendurchmessers
d wieder. Nicht erkennbar ist, dass dieses Laparoskop der Länge a – mit einem
zur Längsachse
A radialen Mündungsrand 16 – einen
Endabschnitt aufweist, der – entsprechend 2 – als Großbild-Gera deausblick-Optik 0° gestaltet
mit eingebauter Fiberglas-Lichtleitung
versehen ist.
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Der
Innenfläche
der Rohrwandung 30 der Röhre 11 sind in einer
oberhalb der Längsachse
A teilweise skizzierten Ausgestaltung – jeweils von einem Teilrohrabschnitt 32 des
Radius r begrenzte – Rohrräume 34 zugeordnet.
Der Querschnitt des Rohrinnenraumes 36 ist somit nicht
zylindrisch.
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Statt
der Teilrohrabschnitte 32 kann – wie unterhalb der Längsachse
A erkennbar – bei
einer anderen Ausgestaltung der Röhre 11a auch
ein koaxiales Innenrohr 38 des Innenradius r1 vorgesehen
sein; dieses begrenzt dann einen zylindrischen Innenraum 40 jenes
Innenradius r1 sowie einen äußeren Ringraum 42 einer lichten
Weite q der Röhre 11a .
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Die
beschriebenen Rohrräume 34, 42 dienen
der Zuführung
von Wärmemitteln
an die Rohrmündung 14;
ein beheizter Endabschnitt 18, 18a , 18b des Laparaskopes 10a verbessert
zum einen die Betrachtungsmöglichkeit
für den
Benutzer erheblich und bietet zum anderen einen zusätzlichen
Schutz für
den zu untersuchenden Körper.
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Statt
der Zuführung
von Wärmemitteln
wie Heißluft
ist auch das elektrische Aufheizen des Mündungsbereiches möglich.
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Dieses
Prinzip kann auch bei einem Trokar angewendet werden, einer an der
Spitze bevorzugt dreikantigen, in einem Röhrchen steckenden Nadel zum
Entleeren von Flüssigkeiten
aus Körperhöhlen; nach
dem Einstecken wird die Nadel herausgezogen und die Flüssigkeit
durch das Röhrchen
abgeführt.
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In 6 ist
der Aufbau eines Silicontuches 50 wiedergegeben, das für ein den 7 bis 10 zu entnehmendes,
querschnittlich rohrartiges Heizelement 60 bzw. 60a – der
beispielsweisen Länge
e von 60 mm sowie des Außendurchmessers
f, der geringfügig
kürzer
ist als der Innendurchmesser der Röhre 11, 12, 12a – benötigt wird;
letzteres wird in die Röhre 11, 12, 12a eingeführt und dem Mündungsbereich
von deren Endabschnitt 18 bzw. 18a zugeordnet.
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Das
Silicontuch 50 einer Dicke b zwischen 0,3 mm und 0,5 mm – hier von
0,3 mm – weist
beidseits eines Glasfasergewebes 52 jeweils eine aufvulkanisierte
Deckschicht 54 bzw. 54a aus;
die Oberseite 54 besteht aus – weiter unten erörtertem – Silicon
RD 6310 E, die Unterseite 54i aus
Silicon RD 6300 E. Dieses Silicontuch 50 aus siliconbeschichtetem
Glasfasergewebe 52 wird zum einen für die Bildung eines Innenmantels 62 des
Heizelementes 60 bzw. 60a eingesetzt,
der in einem Abstand i – von
beispielsweise 0,8 mm beim Heizelement 60 sowie von 0,5
mm beim Heizelement 60a – in 7, 8 von
einem Außenmantel 64 gleichen Aufbaus
umgeben ist. Der Außenmantel 65 des
anderen Heizelementes 60a besteht
aus Polytetrafluorethylen (PTFE nach DIN 7728T1).
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Im
Scheitel der 8, 10 stehen
im übrigen
einander die Endkanten 56 des Silicontuches 50 in geringem
Abstand gegenüber.
In einem vom Innenmantel 62 und Außenmantel 64 bzw. 65 begrenzten
Ringraum 63 des Heizelementes 60 bzw. 60a sind – hier z.B. dreiundzwanzig – etwa parallel
zur Elementmittelachse M verlaufende Heizleiter 68 angeordnet.
Diese umgeben – unter
Zwischenschaltung des Innenmantels 62 – einen rohrartigen Innenraum 58 des
Heizelementes 60 bzw. 60a und
sind einem Heizungsanschluss 70 zugeordnet, von dem zwei
Kabel 72 ausgehen und der nahe einer Schmalkante 66 des
Heizelements 60 bzw. 60a an
diesem parallel zu jener Elementmittelachse M festgelegt ist. In
lichtem Abstand n zum Heizungsanschluss 70 ist ein Sensoranschluss 76 zu
erkennen, von dem ebenfalls zwei Kabel 73 ausgehen.
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In 11 ist
bei 60 ein Heizelement dargestellt; der Sensor ist mit 74 bezeichnet.
In der Zeichnung ist nicht erkennbar, dass die externe Stromversorgung über einen
entsprechenden Transformator außerhalb
des Endoskopes 10 erfolgt.
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Die
Temperaturerfassung soll über
einen PT 100 nach DIN EN 60751 erfolgen – einmal PT 100 in zwei Leiterschaltungen.
Ist das Endoskop 10, 10a mit
einer Heizung mit integriertem PT 100 ausgerüstet, gelten die folgenden
Abläufe.
Der Heizung wird Leistung zugeführt,
die Temperatur steigt, der Widerstand des PT 100 verändert sich.
Hierzu sei auf die Widerstandstabelle für PT-100 Sensoren gemäß DIN EN
60751 für
den Temperaturbereich –200°C ... +850°C verwiesen.
Diese Änderung
wird an einer Auswerte-Elektronik – Regler – außerhalb des Endoskops 10, 10a ausgewertet. Durch diese Auswertung
wird – im
Vergleich zu dem fest eingestellten Temperaturwert – die Temperatur
gesteuert.
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Der
Regler kann grundsätzlich
fest eingestellt sein oder vom Benutzer in engen Grenzen selbst
beeinflusst bzw. eingestellt werden. Optional können auch andere Temperaturaufnehmer
eingesetzt werden; alle gängigen
Thermoelemente – z.B.
Fe Cu Ni Fühler – funktionieren
entsprechend.
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Das
oben erwähnte
Silicon RD 6300 E ist eine lösungsmittelhaltige
Siliconkautschukdispersion für
Gewebebeschichtung, peroxidvernetzt. Die Vulkanisation erfolgt nach
vorhergehender Verdunstung des Lösemittels,
beispielsweise 10 min bei 135°C
oder 5 min bei 180°C.
Die Viskosität
beträgt
30 000 bis 80 000 m Pa s.
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Der
folgenden Tabelle sind dazu Eigenschaften in Richtwerten zu entnehmen.
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Die
Eigenschaften des Glasfasergewebes 52 zeigen die folgenden
Tabellen auf.
- (a) Einseitig – mit RD
6310 E – beschichtetes
Glasfasergewebe 4000-21:
- b) einseitig beschichtetes Glasfasergewebe 4000-19:
