DE3910157C2 - Flexibles Endoskoprohr sowie Verfahren und Vorrichtung zu seinem Herstellen - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung geht aus von einem flexiblen Rohr, das den Einführungsteil eines Endoskopes bildet, und umfaßt ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Herstellen des flexiblen Rohres.

Das flexible Rohr eines typischen herkömmlichen Endoskopes wurde bisher in der Form eines länglichen Rohres hergestellt, das einen kreisförmigen Querschnitt aufweist. Die Herstellung erfolgte in der Weise, daß die Außenseite eines Spiralrohres, das aus einem dünnen Band aus rostfreiem Stahl hoher Härte oder aus Phosphorbronze hergestellt wurde, mit einem aus Draht geflochtenen Schlauch überzogen wurde, und daß die Au­ ßenseite des geflochtenen Schlauches anschließend mit einer flexiblen Haut aus einem Kunstharzmaterial über­ zogen wurde (DE 32 42 449 A1, US 4 690 175).

In üblichen Endoskopen verlaufen die Biopsiekanäle und andere Kanäle innerhalb des flexiblen Rohres. Wenn es jedoch erwünscht ist, einen zweiten und einen dritten Biopsiekanal hinzuzufügen, muß der zusätzliche Biopsiekanal entlang der Außenseite des flexiblen Roh­ res angeordnet werden. Ferner gibt es Fälle, in denen das Kanalrohr als Wegwerfteil ausgebildet ist, um eine Übertragung von Bakterien und Viren von einem Patienten auf einen anderen über das Endoskop zu vermeiden. In diesen Fällen ist das Kanalrohr entlang der Außenseite des flexiblen Rohres angeordnet.

Da jedoch das flexible Rohr eines herkömmlichen Endoskopes einen einfachen kreisförmigen Querschnitt aufweist, steht ein entlang der Außenseite des flexi­ blen Rohres angeordnetes Kanalrohr von dem flexiblen Rohr ab und verhindert das leichte und weiche Einführen des flexiblen Rohres in den Körper des Patienten. Da­ durch werden dem Patienten zusätzliche Schmerzen berei­ tet.

Um dieses Problem zu lösen, ist es bekannt, in der Außenumfangsfläche des flexiblen Rohres entlang dessen Achse eine U-förmige Nut auszubilden, um ein Kanalrohr in dieser Nut an der Außenseite des Rohres aufzunehmen (US 4 646 722, DE 30 04 335 C2).

Flexible Endoskoprohre müssen jedoch hinreichend fest sein, um Biege- und Bruchkräfte auszuhalten. Gleichzei­ tig müssen die Endoskoprohre eine hohe Flexibilität be­ sitzen, so daß sie sich geschmeidig den Biegungen der Innenwand eines hohlen Organes des Patienten anpassen können. Um diese Forderung zu erfüllen, ist es wesent­ lich, ein Spiralrohr zu verwenden, das aus einem dünnwandigen, hochfesten Material besteht. Es ist aber nicht einfach, in einem derartigen hochfesten Material eine U-förmige Nut auszubilden. Wenn eine axial gerich­ tete U-förmige Nut in der Außenumfangsfläche eines Spiralrohres ausgebildet werden soll, wird das Rohr meist verdreht aufgrund der im Material verbleibenden Spannungen. Es ist daher schwierig, eine geradlinig verlaufende U-förmige Nut in einem derarti­ gen Rohr auszubilden.

Man könnte sich auch vorstellen, daß der im folgenden beschriebene Preßformvorgang ein geeignetes Verfahren zur Herstellung einer U-förmigen axial gerichteten Nut in der Außenumfangsfläche eines Spiralrohres wäre. Ein solches Verfahren besteht darin, daß eine Kernstange, die mit einer Nut (Matrize) derselben Konfiguration wie die gewünschte U-förmige Nut versehen ist, in das Spiralrohr eingeführt wird, und daß in diesem Zustand das Spiralrohr von außen her in die Nut der Kernstange gepreßt wird. In der Praxis bewirkt ein solcher Preß­ formvorgang jedoch, daß das Spiralrohr und die Kerns­ tange so fest miteinander verbunden sind, daß die Kernstange nicht mehr aus dem Spiralrohr entfernt wer­ den kann. Daher ist es unmöglich, auf diese Weise ein Spiralrohr mit einer U-förmigen Nut zu erzeugen, die sich geradlinig entlang der Rohrachse erstreckt.

Wenn das Spiralrohr verdreht oder verdrillt wird, tritt an jeder Windung der Spirale eine Stufe auf, die da zu führen kann, daß ein optisches Faserbündel an dieser Stufe hängenbleibt und beschädigt wird. Aus diesen Gründen war es bisher schwierig, eine geradlinig entlang der Rohrachse verlaufende U-förmige Nut zur Aufnahme eines Kanalrohres an der Außenumfangsfläche eines flexiblen Endoskoprohres vorzusehen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, das aus der DE 32 42 449 A1 bekannte flexible Endoskoprohr so weiter zu bilden, daß ein Kanalrohr entlang der Außenumfangsfläche des flexiblen Endoskoprohres angeordnet werden kann, ohne daß dieses übersteht, um so das Endoskoprohr geschmeidig in den Körper des Patienten einführen zu können, ohne diesem zusätzliche Schmerzen zu bereiten.

Eine weitere Aufgabe besteht darin, ein Verfahren zum Herstellen eines solchen flexiblen Endoskoprohres anzugeben, das die Ausformung einer geradlinig entlang der Rohr­ achse verlaufenden Nut in dem flexiblen Endoskoprohr ermöglicht, und zwar derart, daß das flexible Rohr die für den Einführungsteil eines Endoskopes erforderliche Festigkeit und Flexibilität besitzt. Ferner liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung anzuge­ ben, mit der ein derartiges Verfahren wirkungsvoll aus­ geführt werden kann.

Die vorstehend genannten Aufgaben werden mit den Gegenständen der Ansprüche 1, 7, 17 und 21 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen im folgenden erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht des äu­ ßeren Erscheinungsbildes eines Endoskopes mit einem flexiblen Rohr gemäß der vorliegenden Erfindung,

Fig. 2 einen senkrecht zur Achse gerichteten Querschnitt durch das in Fig. 1 dar­ gestellte flexible Rohr allein ent­ lang Linie II-II in Fig. 1,

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht eines Spiralrohres, das zum Aufbau des fle­ xiblen erfindungsgemäßen Rohres ver­ wendet wird,

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht des Spiralrohres, das mit einem gefloch­ tenen Drahtschlauch überzogen ist,

Fig. 5 eine perspektivische Ansicht eines Doppelspiralrohres, das aus zwei Spiralrohrelementen gebildet ist, die sich in Richtung der Spiralwindungen voneinander unterscheiden,

Fig. 6 einen Querschnitt durch das flexible Rohr mit einem in der U-förmigen Nut eingesetzten Kanalrohr,

Fig. 7 bis 12 perspektivische Ansichten zur Erläu­ terung der Schritte einer Aus­ führungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines fle­ xiblen Rohres eines Endoskopes,

Fig. 13 eine perspektivische Ansicht einer mit einer Nut versehenen Kernstange, die für das erfindungsgemäße Verfah­ ren zur Herstellung eines flexiblen Endoskoprohres verwendet werden kann,

Fig. 14 einen Querschnitt durch die mit einer Nut versehene Kernstange,

Fig. 15 einen Querschnitt durch die mit einer Nut versehene Kernstange nach Entfer­ nung des Spreizelementes und

Fig. 16 bis 21 perspektivische Ansichten zur Erläu­ terung der Schritte einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines fle­ xiblen Endoskoprohres.

Zunächst wird auf Fig. 1 Bezug genommen, die in teil­ weise schematischer Weise ein Endoskop zeigt, das ein flexibles Rohr 10 gemäß einer Ausführungsform der vor­ liegenden Erfindung verwendet. Mit 2 ist ein distaler Endabschnitt bezeichnet, der eine nicht dargestellte Objektivlinse enthält. Das Bezugszeichen 3 bezeichnet einen biegbaren Abschnitt, der durch eine Fernbedienung biegbar ist. Bezugszeichen 4 bezeichnet einen Steuer­ teil, der verschiedene Steuereinrichtungen enthält. Ein Knopf 5 der Biegesteuerung ist an einer Seitenwand des Steuerteils 4 drehbar gelagert, um den biegbaren Ab­ schnitt 3 durch Fernbedienung zu verstellen.

Das mit 10 bezeichnete langgestreckte flexible Rohr bildet einen Einführungsabschnitt des Endoskopes, wobei das flexible Rohr 10 das Steuerteil 4 und den biegbaren Abschnitt 3 miteinander verbindet. In der äußeren Um­ fangsfläche des flexiblen Rohres 10 ist eine als einwärts gerichtete Vertiefung ausgebildete Nut 11 so ausgeformt, daß sie sich geradlinig entlang der Achse des Rohres 10 erstreckt. Anschließend an und in Flucht mit der U-förmigen Nut 11 sind in dem distalen Endabschnitt 2 und dem biegbaren Abschnitt 3 Nuten 21 bzw. 31 ausgeformt.

Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch das flexible Rohr 10. Ein optisches Faserbündel und andere zugehörige Ele­ mente, die sich üblicherweise in dem flexiblen Rohr 10 befinden, sind nicht dargestellt. Das flexible Rohr 10 ist so hergestellt, daß die Außenseite eines Spiralrohres 12 eng von einem aus einem Drahtgeflecht bestehenden Schlauch 13 umschlossen wird, der durch das Verweben feiner Metalldrähte zu einem Geflecht herge­ stellt wird. Die Außenumfangsfläche des geflochtenen Schlauches 13 ihrerseits wird eng und wasserdicht von einem flexiblen Mantel 14 umschlossen, der aus einem Kunstharz besteht. Das Spiralrohr 12, der geflochtene Schlauch 13 und der Mantel 14 sind gemeinsam zu der im Querschnitt U-förmigen einwärtsgerichteten Vertiefung verformt, die die oben beschriebene U-förmige Nut 11 bildet.

Fig. 3 zeigt eine perspektivische Ansicht des Spiralrohres 12. Das Spiralrohr 12 wird aus einer ausscheidungshärtbaren Legierung, beispielsweise einer Beryllium-Bronze (Kupfer-Beryllium-Legierung) herge­ stellt, in der Weise, daß ein dünner und eine gleichförmige Breite aufweisender Streifen dieses Mate­ rials in Form einer Spirale oder Helix mit gleichförmigem Durchmesser aufgewickelt wird. Nachdem in dem spiralförmigen Rohr 12 eine U-förmige Nut 11a ausgeformt wurde, wird das Spiralrohr 12 einer Wärme­ behandlung oder Mischkristallbehandlung unterzogen, wobei beispielsweise eine Kernstange über die gesamte Länge des Spiralrohres 12 so eingeschoben wird, daß sich dieses unter den bei dem Bearbeitungsprozeß auf­ tretenden Kräften nicht verdrehen kann. Nachdem die Restspannungen durch die Wärmebehandlung beseitigt wur­ den, wird das Spiralrohr 12 durch ein Anlaß- oder Vergütungsverfahren gehärtet.

Da eine ausscheidungshärtbare Legierung in einem ab­ schließenden Schritt durch Anlassen vergütet werden kann, kann die U-förmige Nut 11a auf einfache Weise ausgeformt werden, indem man ein relativ weiches Mate­ rial verwendet.

Wenn eine Beryllium-Bronze als Material für das Spiralrohr 12 verwendet wird, so wird dieses Material während der Mischkristallbehandlung oder Wärme­ behandlung beispielsweise für 10 Minuten oder mehr auf 810°C erwärmt und abschließend abgeschreckt, worauf es in dem Vergütungsverfahren beispielsweise bei 315°C für zwei Stunden oder mehr gehalten wird.

Da Beryllium-Bronze in der Lage ist, Röntgenstrahlen abzuschirmen, sollte bemerkt werden, daß das in das Spiralrohr 12 eingeschobene optische Faserbündel bis zu einem gewissen Grad gegenüber dem durch die Bestrahlung mit Röntgenstrahlen verursachten Vergilben geschützt werden kann. Neben Beryllium-Bronze kann jedoch auch jedes ausscheidungshärtbare Legierungsmaterial, wie beispielsweise eine ausscheidungshärtbare rostfreie Stahllegierung, eine ausscheidungshärtbare Dur­ aluminium-Legierung usw. verwendet werden.

Fig. 4 zeigt das Spiralrohr 12 eng umschlossen von einem aus einem Drahtgeflecht bestehenden Schlauch 13. Der geflochtene Schlauch 13 kann unter Verwendung von Drähten aus gewöhnlichem rostfreien Stahl hergestellt werden. Es ist jedoch vorzuziehen, für diesen Schlauch 13 dieselbe ausscheidungshärtbare Legierung zu verwen­ den wie für das Spiralrohr 12. Vom Standpunkt des Her­ stellungsverfahrens ist es vorzuziehen, die U-förmige Nut 11b, die in Fig. 4 dargestellt ist, in der Weise herzustellen, daß der geflochtene Schlauch 13 eng über die Außenumfangsfläche des noch nicht verformten Spiralrohres 12 gezogen wird, und daß erst dann die U- förmige Nut 11b in der integralen Struktur ausgeformt wird, welche das Spiralrohr 12 und den geflochtenen Schlauch 13 umfaßt.

Wenn die U-förmige Nut 11b in dieser Weise ausgeformt wird, wird keine merkliche Verdrehung erzeugt. Es ver­ bleibt jedoch eine Torsionsspannung in dem Spiralrohr 12. Die restliche Spannung in dem Spiralrohr 12 wird durch den Vergütungsprozeß aufgehoben. Wenn der Schlauch 13 unter Verwendung derselben ausschei­ dungshärtbaren Legierung hergestellt wird wie das Spiralrohr 12, so wird der geflochtene Schlauch 13 zusammen mit dem Spiralrohr 12 in einer Einheit der Mischkristallbehandlung und dem darauf folgenden Ver­ gütungsprozeß ausgesetzt.

Fig. 5 zeigt ein Spiralrohr, das in der Weise herge­ stellt wird, daß eine Mehrzahl von Spiralrohrelementen 12a und 12b, die in Richtung der Spiralwindungen von­ einander verschieden sind, eng ineinandergepaßt werden, um so ein mehrschichtiges Spiralrohr zu bilden. Das für dieses Spiralrohr verwendete Material und die Wärme­ behandlung sind dieselben wie in dem Fall des in Fig. 3 dargestellten Spiralrohres. Die Anordnung gemäß Fig. 5 ermöglicht eine Vergrößerung der Torsionsfestigkeit. Daher kann das Spiralrohr eine mehrschichtige Struktur aufweisen.

Der in Fig. 2 dargestellte Mantel 14, der die Außenum­ fangsfläche des geflochtenen Schlauches 13 umschließt, wird unter Verwendung eines Kunstharzes, beispielsweise Polyurethan hergestellt. Der Mantel 14 kann in der Weise hergestellt werden, daß die Außenumfangsfläche des geflochtenen Schlauches 13 durch Extrusions­ beschichtung oder andere ähnliche Techniken mit einem flexiblen Kunststoffmaterial beschichtet wird. Alternativ dazu kann ein Mantel, der zunächst als Schlauch vorliegt, durch eine Wärmebehandlung oder ein ein Vakuum benutzendes Verfahren in engen Kontakt mit der Außenumfangsfläche des geflochtenen Schlauches 13 gebracht werden.

In dem flexiblen Endoskoprohr entsprechend der vorste­ hend beschriebenen Ausführungsform wird eine U-förmige Nut 11 als geradlinige Nut entlang der Achse des Rohres ausgeformt, wie dies in den Fig. 1 und 2 dargestellt ist, so daß es möglich ist, ein Kanalrohr 20, bei­ spielsweise einen Biopsiekanal, in die U-förmige Nut 11 einzupassen, wie dies in Fig. 6 dargestellt ist.

Es sollte bemerkt werden, daß verschiedene Verfahrens­ bedingungen, wie beispielsweise die Temperatur und die Zeit für jede Wärmebehandlung in geeigneter Weise in Anpassung an die Zusammensetzung und die Abmessungen des jeweils verwendeten Materials geändert werden kön­ nen und daß diese Bedingungen daher nicht auf die Werte beschränkt sind, die für das oben beschriebene Aus­ führungsbeispiel angegeben wurden.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird somit die Span­ nung, die während der Ausformung der U-förmigen Nut in dem Spiralrohr erzeugt wird, durch die anschließende Wärmebehandlung entfernt, so daß es möglich ist, ein gerades flexibles Rohr eines Endoskopes herzustellen, das keine Verdrehung oder Stufe aufweist. Außerdem wird das Spiralrohr durch das anschließende Vergütungs­ verfahren gehärtet, um ihm eine geeignete Festigkeit zu verleihen. Daher ist es möglich, eine U-förmige Nut auf einfache Weise herzustellen, indem man ein Material verwendet, das vor dem Härtungsverfahren relativ weich ist. Infolgedessen kann in der U-förmigen Nut ein Kanalrohr in der Weise aufgenommen werden, daß es sich entlang der Achse des flexiblen Rohres ohne irgendeinen Vorsprung erstreckt, so daß das flexible Rohr in den Körper des Patienten glatt eingeführt werden kann, ohne dem Patienten zusätzliche Schmerzen zu verursachen. Ferner besteht nicht die Gefahr, daß ein optisches Faserbündel oder andere zugeordnete Elemente innerhalb des flexiblen Rohres eingeklemmt und beschädigt werden können.

Die Fig. 7 bis 12 zeigen in Kombination eine Aus­ führungsform des Herstellungsverfahrens zur Herstellung eines flexiblen Endoskoprohres gemäß der vorliegenden Erfindung.

Zunächst wird auf Fig. 7 Bezug genommen. Ein runder Stab 51 wird an seiner Außenseite eng mit einem brenn­ baren Strumpf oder geflochtenen Schlauch 52 umgeben, der als brennbares dünnwandiges Rohrelement dient. Der brennbare Schlauch 52 ist flexibel und daher auch verformbar. Bei dieser Ausführungsform wird dieser Schlauch unter Verwendung eines Materials hergestellt, das verdampft oder zu Asche zerfällt bei einer Tempera­ tur in der Größenordnung von 600 bis 800°C wie bei­ spielsweise ein Seidenfaden, ein Baumwollfaden oder das unter der Bezeichnung Rayon bekannte Material. Für diesen brennbaren Strumpf oder Schlauch 52 werden extra dünne Fasern, beispielsweise solche mit einem Durchmesser von 0,1 mm oder weniger verwendet. Der Außendurchmesser des Strumpfes 52 stimmt mit dem Innendurchmesser eines flexiblen Rohres überein, das hergestellt werden soll. Entsprechend hat der Außendurchmesser des runden Stabes 51, der bei dieser Ausführungsform verwendet wird, einen Wert, der gleich dem Wert ist, der sich aus der Subtraktion der Wandstärke des brennbaren Strumpfes 52 von dem Innendurchmesser des flexiblen Rohres ergibt.

Als nächster Schritt wird der brennbare Schlauch 52 in ein Spiralrohr 12 eingeführt, welches ein flexibles Rohr eines Endoskopes darstellt, wie dies in Fig. 8 gezeigt ist. Das Spiralrohr 12 wird durch das Aufwic­ keln eines dünnen Metallstreifens einheitlicher Breite zu einer Spirale oder Helix erzeugt, die über ihre ge­ samte Länge einen gleichförmigen Durchmesser besitzt. Das Spiralrohr 12 kann unter Verwendung eines Materials höherer Festigkeit und Zähigkeit hergestellt werden, wie beispielsweise aus rostfreiem Stahl oder Phosphor­ bronze. Es ist jedoch noch mehr vorzuziehen, ein ausscheidungshärtbares Legierungsmaterial, beispiels­ weise Beryllium-Bronze zu verwenden.

Über das Spiralrohr 12 wird mit engem Sitz ein aus Draht geflochtener Schlauch 13 gezogen. Der geflochtene Schlauch 13 kann unter Verwendung dünner Drähte aus rostfreiem Stahl oder dergleichen hergestellt werden. Wenn jedoch für das Spiralrohr 12 eine ausschei­ dungshärtbare Legierung verwendet wird, ist es vorzuziehen, auch den geflochtenen Schlauch 13 unter Verwendung desselben Legierungsmaterials wie für das Spiralrohr 12 herzustellen.

Anschließend werden entsprechend Fig. 9 das Spiralrohr 12 und der geflochtene Schlauch 13 an beiden axialen Endabschnitten 53 durch Löten miteinander verbunden. Danach wird der aus dem Rohr 12 und dem Schlauch 13 be­ stehende Rohrrohling an seinen gelöteten Endabschnitten 53 abgeschnitten, um die äußeren Enden der gelöteten Abschnitte 53 zu entfernen. Der verbrennbare Schlauch 52 wird mit der Innenoberfläche des gelöteten Ab­ schnittes 53 vorher durch geeignete Mittel, beispiels­ weise einen schnell abbindenden Klebstoff, verbunden. Dann wird der runde Stab 51 entfernt und ein mit einer Nut versehener Kernstab 54 an seiner Stelle eingesetzt, der aus einem nicht brennbaren Material hoher Härte be­ steht. Infolgedessen liegt der brennbare Schlauch 52 zwischen dem Spiralrohr 12 und dem mit der Nut versehe­ nen Kernstab 54. Der Kernstab 54 dient als Form (Matrize), wenn anschließend in dem nächsten Verfahrensschritt die U-förmige Nut in dem Außenumfang des das Spiralrohr 12 und den geflochtenen Schlauch 13 umfassenden Rohrrohlings durch Pressen ausgeformt wird. Der Kernstab 54 ist daher mit einer Nut 55 versehen, die ebenfalls einen U-förmigen Querschnitt aufweist und geradlinig verläuft.

Anschließend werden das Spiralrohr 12 und der gefloch­ tene Schlauch 13 gleichzeitig in die U-förmige Nut 55 in dem Kernstab 54 gepreßt, um eine U-förmige Nut zu erzeugen, die sich entlang der Achse des Rohrrohlings erstreckt. Fig. 10 zeigt ein Ausführungsbeispiel des Preßformvorganges. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird der das Spiralrohr 12 und den geflochtenen Schlauch 13 umfassende Rohrrohling zwischen zwei Formrollen 56 und 57 gehalten, wobei in diesem Zustand die Rollen 56 und 57 gedreht werden. Die äußeren Flächen der Formrollen 56 und 57 sind so gestaltet, daß sie zusammen die äu­ ßere Form des geflochtenen Schlauches 13 begrenzen, wie dies in Fig. 11 dargestellt ist. Eine der Formrollen, im vorliegenden Beispiel die Rolle 56, ist mit einer Rippe 58 versehen, die sich in Übereinstimmung mit der Ausbildung der U-förmigen Nut 55 in dem Kernstab 54 um den gesamten Umfang der Formrolle 56 erstreckt. Die Rippe 58 dient als Patrize in dem hier dargestellten Preßformprozeß. Auf diese Weise wird in der äußeren Um­ fangsfläche des das Spiralrohr 12 und den geflochtenen Schlauch 13 umfassenden Rohrrohlings entlang der Achse desselben eine U-förmige Nut 11b geformt. Nachdem diese U-förmige Nut 11b in dieser Weise ausgeformt worden ist, ist der brennbare Schlauch 52 eng zwischen dem Kernstab 54 und dem Spiralrohr 12 eingeklemmt.

Es ist zu bemerken, daß der vorstehend beschriebene Preßformschritt auch mit einem üblichen Preßverfahren durchgeführt werden kann, wie dies in Fig. 12 darge­ stellt ist. Das Bezugszeichen 59 bezeichnet in dieser Figur eine längliche geradlinige Rippe, die als Patrize dient.

Der Rohrrohling, der auf diese Weise mit der U-förmigen Nut 11b versehen wurde, wird anschließend erwärmt. In dem Fall, in dem eine ausscheidungshärtbare Legierung für das Spiralrohr 12 verwendet wird, wird das Rohr 12 einer Mischkristallbehandlung unterworfen. Wenn Beryllium-Bronze als Legierung verwendet wird, erfolgt die Mischkristallbehandlung in der Weise, daß das Legierungsmaterial auf 810°C oder mehr für zehn Minuten oder länger erwärmt und anschließend abgeschreckt wird. Bei der Durchführung der Mischkristallbehandlung in dieser Weise werden die Spannungen, die während des Ausformens der U-förmigen Nut 11b in dem Material er­ zeugt werden, wieder entfernt, so daß das Spiralrohr 12 nicht verdreht wird. Anschließend wird das Spiralrohr 12 vorzugsweise vergütet, indem man es beispielsweise für zwei Stunden oder länger auf eine Temperatur von 315°C erwärmt. Da ein ausscheidungshärtbares Legie­ rungsmaterial, wie beispielsweise Beryllium-Bronze in dem abschließenden Schritt durch ein Anlaß- oder Vergütungsverfahren gehärtet werden kann, ist es mög­ lich, die U-förmige Nut 11b auf einfache Weise auszu­ formen, indem man ein relativ weiches Material benutzt.

Der brennbare Schlauch 52 verdampft oder verbrennt zu Asche, wenn der Rohrrohling in der oben beschriebenen Weise erwärmt wird.

Infolgedessen wird ein der Dicke des brennbaren Schlau­ ches 52 entsprechendes Spiel zwischen der mit der Nut versehenen Kernstange 54 und dem Spiralrohr 12 erzeugt. Daher kann die mit der Nut versehene Kernstange 54 am Ende des Verfahrens leicht aus dem Spiralrohr 12 her­ ausgezogen werden.

Es ist zu bemerken, daß eine Oxidation des aus einer Legierung, beispielsweise Beryllium-Bronze hergestell­ ten Spiralrohres 12 und der Kernstange 54 vermieden werden kann, wenn die Erwärmung in einem Vakuumofen oder in einer nicht oxidierenden Atmosphäre durchgeführt wird. Das dünnwandige rohrförmige Element (verbrennbarer Schlauch 52) wird gleichzeitig durch die Wärmeeinwirkung zerstört.

Das gemäß dem oben beschriebenen Verfahren hergestellte Spiralrohr hat den Vorteil, daß es möglich ist, einen Vorgang wie das Löten an den Endflächen auszuführen, ohne daß diese vorher gebeizt werden müssen.

Nachdem die mit der Nut versehene Kernstange 54 ent­ fernt wurde, wird die Außenseite des geflochtenen Schlauches 13 mit einem Mantel 14 beschichtet.

Das vorstehend beschriebene Verfahren zur Herstellung eines flexiblen Endoskoprohres gemäß der vorliegenden Erfindung gibt somit die Möglichkeit, die Kernstange auf einfache Weise aus dem Spiralrohr zu entfernen, nachdem eine U-förmige Nut durch ein Preßformvorgang in dem Spiralrohr ausgebildet wurde. Daher ist es möglich, ein flexibles Rohr mit einer U-förmigen Nut in der Außenumfangsfläche entlang der Rohrachse unter Verwen­ dung eines Spiralrohres in einfacher Weise herzustel­ len. Folglich ist es auch möglich, ein flexibles Rohr mit einer U-förmigen Nut zu erhalten, das eine für die praktische Verwendung angemessene mechanische Festig­ keit und Flexibilität besitzt.

Da das dünnwandige rohrförmige Element, das zur Erzeu­ gung eines Spieles zwischen dem Spiralrohr und der Kernstange dient, deformierbar ist, kann es sich an jede Art von Konfiguration der U-förmigen Nut anpassen. Wenn extra dünne Fasern oder dergleichen als Material für das dünnwandige rohrförmige Element verwendet werden, kann die Größe des Spieles minimal gehalten werden. Daher ist es möglich, ein eine U-förmige Nut aufweisendes flexibles Rohr mit einem hohen Maß an Ge­ nauigkeit herzustellen.

Es ist zu bemerken, daß das Spiralrohr auch in der Weise hergestellt werden kann, daß eine Mehrzahl von Spiralrohrelementen 12a und 12b, die voneinander in Richtung der Spiralwindungen verschieden sind, mit dichtem Sitz ineinandergesteckt werden, um eine mehrschichtige Spiralstruktur zu bilden, wie dies in Fig. 5 dargestellt ist. Dadurch wird die Torsions­ festigkeit des Spiralrohrs verstärkt. Als dünnwandiges rohrförmiges Element kann jedes dünnwandige rohrförmige Material verwendet werden, das verbrennbar und flexibel ist. Verschiedene Herstellungsbedingungen wie bei­ spielsweise die Temperatur und Zeit für jede Wärme­ behandlung können in geeigneter Weise in Anpassung an die Zusammensetzung und die Abmessungen des verwendeten Materials geändert werden.

Die Fig. 13 bis 21 zeigen in Kombination eine wei­ tere Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung eines flexiblen Endoskoprohres entsprechend der vorlie­ genden Erfindung sowie eine Vorrichtung, mit deren Hilfe das erfindungsgemäße Verfahren effektiv ausge­ führt werden kann.

In Fig. 13 bezeichnet das Bezugszeichen 14 ein Bei­ spiel einer mit einer Nut versehenen Kernstange, die für das erfindungsgemäße Verfahren verwendet werden kann. Die Kernstange 40 umfaßt zwei Kernstangenhälften 42a und 42b, die dadurch erzeugt wurden, daß man eine runde Stange mit einer U-förmigen und entlang der Stangenachse verlaufenden Nut 41 in der äußeren Um­ fangsfläche der Stange in Längsrichtung in der Weise gespalten hat, daß der Spalt entlang der Mittellinie der U-förmigen Nut 41 verläuft. Die Kernstangenhälften 42a und 42b sind unter Verwendung eines Spreizelementes 44 miteinander verbunden. Das Spreizelement 44 kann beispielsweise als länglicher Stab ausgebildet sein, der herausnehmbar zwischen den beiden Stangenhälften eingeklemmt ist. Die beiden Stangenhälften und das Spreizelement bilden zusammen die Kernstange. Die ein­ ander zugewandten inneren Oberflächen 43a und 43b der Kernstangenhälften 42a und 42b sind so geneigt, daß die Kernstangenhälften 42a und 42b nur am Grund 46 der U- förmigen Nut 41 aneinander anliegen, wie dies in Fig. 14 dargestellt ist. Führungsnuten 45 zur Führung des Spreizelementes 44 sind in den entsprechenden Mittelab­ schnitten der Innenflächen 43a und 43b in der Weise ausgebildet, daß die Führungsnuten 45 sich in axialer Richtung über die gesamte Länge der Kernstange 40 ein­ ander gegenüberliegend erstrecken.

Das Spreizelement 44 kann je nach Bedarf in die Führungsnuten 45 eingelegt und aus diesen herausgenom­ men werden. Wenn das Spreizelement 44 aus den Führungsnuten 45 herausgenommen wird, kann die Öffnung der U-förmigen Nut 41 geringfügig vergrößert werden, indem die Kernstangenhälften 42a und 42b um ihre Kontaktlinie an dem Grund 46 der Nut 41 verschwenkt werden, bis die Innenflächen 43a und 43b aneinander an­ liegen.

Gemäß der Darstellung in Fig. 13 sind die jeweiligen Endabschnitte der Kernstangenhälften 42a und 42b in ihrem Durchmesser verringert, so daß nur die die jewei­ ligen Führungsnuten 45 umgebenden Abschnitte übrig ge­ lassen wurden, um Abschnitte 47a und 47b geringeren Durchmessers zu bilden. An jedem Ende ist auf den je­ weiligen Abschnitt 47a und 47b geringen Durchmessers ein Ring 48 aufgesetzt. Der Ring 48 dient dazu, um zeitweilig die Kernstangenhälften 42a und 42b an dem jeweiligen Ende der Kernstange 40 zusammenzuhalten, so daß die Kernstange 40 nicht auseinanderfällt. In Fig. 13 ist nur einer dieser Ringe dargestellt.

Bei der Herstellung eines flexiblen Rohres wird zu­ nächst der geflochtene Schlauch 13 eng auf die Außen­ seite eines Spiralrohrs 12 aufgezogen, wie dies in Fig. 16 dargestellt ist. Dieser Vorgang wird mit einer zeitweilig verwendeten Kernstange 49 in Form einer run­ den Stange durchgeführt, die in das Spiralrohr 12 ein­ geschoben wurde. Das Spiralrohr 12 wird durch Aufwic­ keln eines dünnen metallischen Streifens gleichförmiger Breite zu einer Spirale oder Helix gleichförmigen Durchmessers über die gesamte Rohrlänge erzeugt. Das Spiralrohr 12 kann unter Verwendung eines Materials hoher Festigkeit und Zähigkeit beispielsweise aus rostfreiem Stahl oder Phosphorbronze hergestellt werden. Es ist jedoch mehr vorzuziehen, ein ausscheidungshärtbares Legierungsmaterial, beispiels­ weise Beryllium-Bronze zu verwenden. Der aus Draht ge­ flochtene Schlauch 13 kann unter Verwendung dünner Drähte aus rostfreiem Stahl oder dergleichen herge­ stellt werden. Wenn aber für das Spiralrohr 12 ein ausscheidungshärtbares Legierungsmaterial verwendet wird, ist es vorzuziehen, auch den geflochtenen Schlauch 13 unter Verwendung derselben Legierung herzu­ stellen, die auch für die Herstellung des Spiralrohrs 12 verwendet wurde.

Anschließend werden das Spiralrohr 12 und der gefloch­ tene Schlauch 13 an beiden axialen Endabschnitten 53 durch Löten miteinander verbunden. Anschließend wird der das Spiralrohr 12 und den Schlauch 13 umfassende Rohrrohling an den gelöteten Endabschnitten 53 so abge­ schnitten, daß die unebenen äußeren Enden der gelöteten Abschnitte 53 abgeschnitten werden. Dann wird die Kernstange 49 entfernt und an ihrer Stelle die mit einer Nut versehene Kernstange 40 eingesetzt, wie dies in Fig. 17 dargestellt ist. Die mit der Nut versehene Kernstange 40 dient als Gesenk (Matrize) zum Ausformen einer U-förmigen Nut in der äußeren Umfangsfläche des das Spiralrohr 12 und den geflochtenen Schlauch 13 um­ fassenden Rohrrohlings während eines Preßformvorganges, welcher den nächsten Verfahrensschritt darstellt.

Anschließend werden das Spiralrohr 12 und der gefloch­ tene Schlauch 13 gleichzeitig in die U-förmige Nut 41 in der Kernstange 40 hineingepreßt, um eine sich ent­ lang der Achse des Rohrrohlings erstreckende U-förmige Nut zu erzeugen. Fig. 18 zeigt ein Ausführungsbeispiel des Preßformvorganges. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird der das Spiralrohr 12 und den geflochtenen Schlauch 13 umfassende Rohrrohling zwischen zwei Form­ rollen 56 und 57 gehalten, die in diesem Zustand ge­ dreht werden. Die entsprechenden Außenumfangsflächen der Formrollen 56 und 57 sind so gestaltet, daß sie in Kombination die Außenform des geflochtenen Schlauches 13 ergeben, wie dies in Fig. 19 zu erkennen ist. Eine der Formrollen, d.h. die Rolle 56, ist mit einer sich über den gesamten Umfang der Formrolle 56 erstreckenden Ringrippe 58 versehen, die in ihrer Querschnittsform an die Form der U-förmigen Nut 41 in der Kernstange 40 an­ gepaßt ist. Die Rippe 58 dient als Patrize bei dem Preßformvorgang. Auf diese Weise wird die U-förmige Nut 11b in der Außenumfangsfläche des das Spiralrohr 12 und den geflochtenen Schlauch 13 umfassenden Rohrrohlings entlang der Achse desselben ausgeformt.

Es ist zu bemerken, daß der vorstehend beschriebene Preßformvorgang auch mittels eines gewöhnlichen Preß­ werkzeuges durchgeführt werden kann, wie es in Fig. 20 dargestellt ist.

Nachdem die U-förmige Nut 11b ausgeformt worden ist, wird das Spreizelement 44 aus der Kernstange 40 heraus­ gezogen, nachdem der Ring 48 entfernt wurde. Anschlie­ ßend werden die beiden die Kernstange 40 bildenden Kernstangenhälften 42a und 42b um ihre Berührungslinie an dem Nutgrund 46 der U-förmigen Nut 41 verschwenkt.

Infolgedessen wird die U-förmige Nut 41 in der Kern­ stange 40 geringfügig vergrößert, was zu einem Spiel 50 zwischen dem Spiralrohr 12 und jeder Seitenwand der Nut 41 führt, wie dies in Fig. 21 dargestellt ist. Auf diese Weise kann die mit der Nut versehene Kernstange 40 aus dem Spiralrohr 12 bequem herausgezogen werden.

Für den Fall, daß ein ausscheidungshärtbares Legier­ ungsmaterial für das Spiralrohr 12 verwendet wird, wird dieses einer Mischkristallbehandlung oder Wärme­ behandlung unterzogen. In diesem Falle wird eine nicht dargestellte zeitweilig benötigte Kernstange, die aus einem billigen Material hergestellt ist und deren Außenabmessungen geringfügig kleiner als die Innenab­ messungen des Spiralrohres 12 sind, in dieses einge­ setzt, nachdem die mit der Nut versehene Kernstange 40 herausgezogen worden ist. Wenn Beryllium-Bronze als Le­ gierung verwendet wird, wird die Wärmebehandlung in der Weise durchgeführt, daß die Legierung bei einer Tempe­ ratur von 810°C oder mehr für zehn Minuten oder mehr erwärmt und anschließend abgeschreckt wird. Danach wird das Spiralrohr 12 vorzugsweise einer Anlaß- oder Vergütungsprozedur unterworfen, indem es beispielsweise bei etwa 315°C für zwei Stunden oder mehr erwärmt wird. Schließlich wird ein Mantel 14 auf die Außenseite des geflochtenen Schlauches 13 aufgebracht.

Wie die vorstehende Beschreibung zeigt, kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Herstellung eines flexiblen Endoskop­ rohres die mit der Nut versehene Kernstange auf einfache Weise aus dem Spiralrohr herausgezogen werden, nachdem die U-förmige Nut in dem Spiralrohr durch Preß­ formen ausgeformt wurde. Daher ist es möglich, ein fle­ xibles Endoskoprohr mit einer sich entlang der Rohr­ achse erstreckenden U-förmigen Nut in der Außenumfangs­ fläche des Rohres unter Verwendung eines Spiralrohres herzustellen. Infolgedessen kann man auch ein flexibles Rohr mit einer U-förmigen Nut erhalten, das eine für die praktische Verwendung geeignete mechanische Festig­ keit und Flexibilität besitzt.

Es sollte bemerkt werden, daß das Spiralrohr auch in der Weise ausgebildet werden kann, daß es eine Mehrzahl von Spiralrohrelementen 12a und 12b umfaßt, die vonein­ ander in Richtung der Spiralwindungen verschieden sind und eng ineinanderstecken, um eine mehrschichtige Spiralstruktur zu bilden, wie dies Fig. 5 zeigt. Da­ durch läßt sich die Torsionsfestigkeit des Spiralrohres verstärken.

Die Form der Nut ist nicht notwendigerweise auf eine U- Form beschränkt. Vielmehr kann auch eine andere Querschnittsform gewählt werden, beispielsweise eine V- förmige oder rechteckige Querschnittsform. Das Spreizelement kann jede beliebige Gestalt aufweisen, solange es herausnehmbar zwischen den Kernstangen­ hälften 42a und 42b eingeklemmt werden kann, welche die mit der Nut versehene Kernstange 40 bilden.

Claims (22)

1. Längliches, flexibles Rohr, das den Einführungs­ teil eines Endoskopes bildet, gekennzeichnet durch ein Spiralrohr (12), das aus einem ausscheidungshärtbaren Metall hergestellt ist, eine Nut (11, 11a) aufweist, die als von der äußeren Rohroberfläche nach innen gerichtete Vertiefung ausgebildet ist und sich geradlinig entlang der Rohrachse erstreckt, und das nach einer Wärmebehandlung einem Vergütungsprozeß unterzogen wurde.

2. Endoskoprohr nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen aus Drahtgeflecht bestehenden Schlauch (13), der durch das Verweben dünner Metalldrähte zu einem Geflecht oder Gewebe hergestellt wurde und der die Außenfläche des Spiralrohrs (13) eng umschließt.

3. Endoskoprohr nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen flexiblen Mantel, der die Außenfläche des Schlauches (13) eng und wasserdicht umschließt.

4. Endoskoprohr nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Spiralrohr (12) aus einer Kupfer-Beryllium-Legierung hergestellt ist.

5. Endoskoprohr nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlauch (13) aus dem gleichen ausscheidungshärtbaren Metall hergestellt ist wie das Spiralrohr (12).

6. Endoskoprohr nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Spiralrohr (12) aus mindestens zwei Spiralrohrelementen (12a, 12b) besteht, die in engem Kontakt miteinander stehen und sich im Wicklungssinn der Spiralwindung voneinander unterscheiden.

7. Verfahren zur Herstellung eines flexiblen Endoskoprohres, dadurch gekennzeichnet, daß in der Außenumfangsfläche eines aus einem ausscheidungshärtbaren Metall hergestellten, einen Rohrrohling bildenden Spiralrohres (12) eine Nut (11b) ausgeformt wird, die als von der Außenseite des Rohrrohlings nach innen gerichtete Vertiefung ausgebildet ist und sich geradlinig entlang der Achse des Rohrrohlings erstreckt, und daß der Rohrrohling einer Wärmebehandlung und dann einem Vergütungsprozeß unterzogen wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Spiralrohr (12) mit einem aus Drahtgeflecht bestehenden Schlauch (13) bedeckt wird, und daß an dem das Spiralrohr (12) und den Schlauch (13) umfassenden Rohrrohling die Nut (11b) ausgeformt sowie die Wärmebehandlung und der Vergütungsprozeß vorgenommen werden.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Spiralrohr (12) und der Schlauch (13) aus einer Kupfer-Beryllium-Legierung hergestellt werden.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmebehandlung in der Weise ausgeführt wird, daß der Rohrrohling für zehn Minuten oder länger auf 810°C erwärmt und anschließend abgeschreckt wird, und daß der Vergütungsprozeß in der Weise ausgeführt wird, daß der Rohrrohling für zwei Stunden oder länger auf einer Temperatur von 315°C gehalten wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, da­ durch gekennzeichnet, daß das Spiralrohr (12) und der Schlauch (13) aus dem gleichen ausscheidungshärtbaren Metall hergestellt werden und daß der Rohrrohling nach dem Vergütungsprozeß mit einem die Außenoberfläche des Schlauches (13) umgebenden, wasserdichten, flexiblen Mantel beschichtet wird.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 11, da­ durch gekennzeichnet, daß in ein einen gleichförmigen Durchmesser aufweisendes metallisches Spiralrohr (12) eine aus einem nicht brennbaren Material bestehende Kernstange (54), die mit einer sich entlang ihrer Achse erstreckenden Nut (55) versehen ist, eingeschoben wird, daß zwischen der Kernstange (54) und dem metallischen Spiralrohr (12) ein flexibles, dünnwandiges, schlauchförmiges Element (52) aus einem verbrennbaren Material eingeschlossen ist, daß das Spiralrohr (12) in die Nut (55) der Kernstange (54) von außen her eingepreßt wird, um eine axial gerichtete Nut in dem Spiralrohr (12) zu erzeugen, und daß das dünnwandige schlauchförmige Element (52) durch Erwärmung verbrannt wird, worauf anschließend die Kernstange (54) aus dem Spiralrohr (12) entfernt wird.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Verformen des Spiralrohrs (12) über dieses ein eng anliegender, aus Drahtgeflecht bestehender Schlauch (13) gezogen wird und daß das Spiralrohr (12) zusammen mit dem Schlauch (13) in die Nut (55) der Kernstange (54) eingepreßt wird.

14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß das dünnwandige schlauchförmige Element (52) aus einem Material besteht, das bei Erwärmung verdampft oder verascht.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, da­ durch gekennzeichnet, daß das dünnwandige schlauchförmige Element (52) aus einem Strumpf oder Schlauch besteht, der aus brennbaren Fasern gewebt ist.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 15, da­ durch gekennzeichnet, daß das Spiralrohr (12) einer Wärmebehandlung (Mischkristallbehandlung) unterzogen wird, die gleichzeitig mit dem Verbrennen des dünnwandigen schlauchförmigen Elementes erfolgt.

17. Verfahren zum Herstellung eines flexiblen Endoskoprohres, dadurch gekennzeichnet, daß eine runde Stange (40), die eine entlang der Stangenachse geradlinig verlaufende Nut (41) aufweist, in Längsrichtung entlang der Mittellinie der Nut (41) in zwei Hälften (42a, 42b) gespalten wird, daß die beiden Hälften (42a, 42b) der runden Stange (40) unter Bildung einer mit einer Nut versehenen Kernstange so zusammengesetzt werden, daß sie sich nur am Grund (46) der Nut (41) berühren, wobei zwischen den einander zugewandten Innenflächen (43a, 43b) der beiden Hälften (42a, 42b) ein Spreizelement (44) herausnehmbar eingeklemmt ist, daß die Kernstange (40) in ein Spiralrohr (12) eingesetzt wird, das mit einem über seine gesamte Länge gleichförmigen Durchmesser ausgebildet ist, daß das Spiralrohr (12) von der Außenseite her in die Nut der Kernstange eingepreßt wird, um eine axial gerichtete Nut (11) in dem Spiralrohr (12) zu erzeugen, und daß das Spreizelement (44) aus der Kernstange (40) herausgezogen wird, worauf die Kernstange (40) selbst aus dem Spiralrohr (12) entfernt wird.

18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Verformen des Spiralrohres (12) über dieses ein engsitzender, metallischer, geflochtener Schlauch (13) gezogen wird und daß das Spiralrohr (12) zusammen mit dem geflochtenen Schlauch (13) gemeinsam in die Nut (41) der Kernstange (40) gepreßt wird.

19. Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Spiralrohr (12) aus einem ausscheidungshärtbaren Metall hergestellt wird.

20. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 19, da­ durch gekennzeichnet, daß nach dem Ausformen der Nut (11) in dem Spiralrohr (12) dieses einer Wärmebehandlung und einem Vergütungsprozeß unterzogen wird.

21. Vorrichtung zur Herstellung eines flexiblen Endoskoprohres, gekennzeichnet durch eine runde Stange (40), die eine geradlinig entlang der Stangenachse verlaufende Nut (41) aufweist und in Längsrichtung entlang der Mittellinie der Nut (41) in zwei Hälften (42a, 42b) gespalten ist, die so zusammengesetzt sind, daß sie sich nur an dem Grund (46) der Nut (41) berühren, und ein Spreizelement (44), das herausnehmbar zwischen den einander zugewandten Innenflächen (43a, 43b) der beiden Hälften (42a, 42b) eingeklemmt ist.

22. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß das Spreizelement aus einem langgestreckten Stab (44) besteht.