DE4438944C2

DE4438944C2 - Endoskop

Info

Publication number: DE4438944C2
Application number: DE4438944A
Authority: DE
Inventors: Joerg Diener
Original assignee: Richard Wolf GmbH
Current assignee: Richard Wolf GmbH
Priority date: 1994-10-31
Filing date: 1994-10-31
Publication date: 2003-10-09
Anticipated expiration: 2014-11-01
Also published as: US5683348A; DE4438944A1

Description

Die Erfindung betrifft ein mindestens abschnittsweise flexibles Endoskop mit den im Oberbegriff des Anspruches 1 oder 2 aufgeführten Merkma len.

Endoskope dieser Art sind zahlreich bekannt. Grundsätzlich unterschei det man hier je nach Bauart solche Endoskope, die einen hohlen Schaft aufweisen, in denen Kanäle in Form von Rohren eingelegt sind - nach folgend Hohlschaftendoskope genannt - und solche, die aus Vollmate rial bestehen, das heißt, bei denen Kanäle durch entsprechende Längsausnehmungen im Vollmaterial gebildet sind - nachfolgend Voll schaftendoskope genannt.

Ein Vollschaftendoskop ist beispielsweise aus DE 42 22 271 A1 bekannt. Hier wird der Verbund zwischen den einzelnen Lichtleitern, Kanälen etc. durch ein umgebendes, in der Regel aus Kunststoff bestehendes Trä germaterial gebildet. Bei einem solchen Endoskop ist es bekannt, durch entsprechende Kombination von Materialien unterschiedlicher Flexibili tät und Elastizität eine Schaftausbildung zu erreichen, die zwar bieg sam, aber im Übrigen so federelastisch ist, dass sie selbsttätig in die ur sprüngliche Position, in der Regel die gestreckte, zurückkehrt. Ein gat tungsgemäßes Endoskop ist aus DE 37 14 492 A1 bekannt. Dort sind in das den Vollschaft bildende Trägermaterial Federelemente aus super elastischem Werkstoff eingegliedert, welche für eine selbsttätige Rück stellung des Schaftes in seine Ursprungsform sorgen.

Derartige Vollschaftendoskope haben sowohl hinsichtlich der Konstruk tion als auch hinsichtlich der Handhabung Vor- und Nachteile, so dass es Anwendungsfälle gibt, in denen Hohlschaftendoskope gewünscht sind. Hohlschaftendoskope sind jedoch in der Regel nicht flexibel, sie können materialbedingt ohnehin nur in großen Krümmungsradien ge führt werden, andernfalls muss der Außenschaft mit einer zusätzlichen Armierung versehen werden, welche das Auftreten unzulässig hoher Zugspannungen vermeidet. Ein solches Endoskop ist beispielsweise aus der deutschen Auslegeschrift 10 19 948 (D-AS 10 19 948) bekannt.

Aus DE 29 12 086 A1 ist es bekannt, ein flexibles Technoskop in Hohl schaftbauweise herzustellen. Es handelt sich hierbei jedoch nicht um ein typisches Hohlschaftinstrument, da der Schaftaufbau mehrlagig im Verbund mit Stahl und Kunststoff erfolgt. Es handelt sich hierbei also um einen armierten Kunststoffschaft. Diese Armierung wird in den Kunststoff eingegliedert, damit sich eine möglichst glatte Umfangsfläche ergibt. Des Weiteren ist dort beschrieben, eine Schraubenfeder innerhalb des Schaftes vorzusehen, die es ermöglicht, dass dieser sich nach der Bie gung selbsttätig in die gestreckte Lage zurückbewegt.

Abgesehen davon, dass der Schaftaufbau durch die Sandwich- Bauweise recht aufwändig und auch auftragend ist, ergibt sich beim Eingliedern einer zusätzlichen Schraubenfeder eine vergleichsweise große Wanddicke des Schaftes, die letztlich dazu führt, dass ein so aus gebildetes Endoskop einen deutlich größeren Außendurchmesser auf weist als beispielsweise ein übliches, starres Hohlschafttechnoskop.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Auf gabe zugrunde, ein Endoskop der eingangs genannten Art so weiter zubilden, dass bei einfachem Aufbau eine weitere Reduzierung des Durchmessers möglich ist.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung bei einem gattungsgemäßen Endoskop mit optischer Bildübertragung durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale sowie bei einem gat tungsgemäßen Endoskop gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 2 mit elektronischer Bildübertragung durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 2 angegebenen Merkmale gelöst. Gemäß der Erfindung ist also ein Hohlschaftendoskop vorgesehen, dessen Außenschaft aus ei nem superelastischem Werkstoff mit einem Außendurchmesser- Wanddickenverhältnis von 9/1 bis 15/1 besteht und der im Bereich des Objektivs ein starres Rohrstück aufweist.

Mit der erfindungsgemäßen Lösung wird die Konstruktion eines flexiblen oder teilflexiblen Endoskopes zur Verfügung gestellt, welche hinsichtlich der Durchmesserabmessungen besonders kleinbauend ist, auch inso fern also die typischen Vorteile eines Hohlschaftendoskopes nutzt, je doch auf der anderen Seite die Handhabungsvorteile flexibler und selbsttätig rückstellender Endoskope, wie sie sonst nur aus dem Bereich der Vollschaftendoskope bekannt sind, bietet.

Der wesentliche Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht darin, dass ein ohnehin dringend erforderliches Bauteil, nämlich der Außen schaft, nicht, wie aus dem Stand der Technik (beispielsweise DE 29 12 086 A1) bekannt, durch ein Federelement zum Zweck der Rückstellung ersetzt wird, sondern dieses Bauteil durch geeignete Werkstoffwahl ei ner weiteren Funktion zugeführt wird. Dabei wird der Hohlschaft mit ei nem Außendurchmesser-Wanddickenverhältnis von 9/1 bis 15/1 ausge bildet. Auf diese Weise kann der Durchmesser des Instrumentes auf ein Minimum reduziert werden. Dabei ist das Instrument so ausgebildet, dass der Schaft nicht über seine gesamte Länge elastisch, sondern das distale Instrumentenende starr ausgebildet ist. Dies kann auf einfache Weise dadurch erfolgen, dass ein zur Fassung des Objektives ohnehin erforderliches Rohrstück am distalen Ende des elastischen Schaftes ein gesetzt wird.

Um die Flexibilität des Instrumentes zu erhöhen, ist es von Vorteil, wenn die jeweils aus einer Vielzahl von Glasfaserleitern bestehenden Bildleiter und Lichtleiter verschiebbar innerhalb des Außenschaftes liegen. Hin sichtlich der Lichtleiter bietet dies in der Regel keine Probleme, da ihre Ordnung zueinander nicht von Bedeutung ist. Für den Bildleiter hinge gen ist es von entscheidender Bedeutung, dass die örtliche Zuordnung über dem Endoskopquerschnitt endseitig vor dem Objektiv sowie end seitig vor dem Okular übereinstimmt. Es ist deshalb zweckmäßig, die Glasfasern des Bildleiters nur endseitig geordnet festzulegen, im Übrigen jedoch nicht zu fixieren. Aus Gründen einer möglichst guten Ausnutzung des zur Verfügung stehenden Schaftquerschnittes ist es zweckmäßig, den Lichtleiter so auszubilden, dass er den Bildleiter zumindest teilweise oder auch ganz umgibt.

Zweckmäßigerweise ist das Instrument proximalseitig starr ausgebildet. Hierzu ist proximalseitig ein Aufnahmeteil vorgesehen, in den der Schaft mündet. Aus diesem Aufnahmeteil ist in an sich bekannter Weise seitlich ein Beleuchtungsanschluss herausgeführt. Der Bildleiter ist dort optisch mit dem Okular verbunden.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Bildleiter zentrisch inner halb des Schaftes angeordnet und der zwischen Bildleiter und Schaft verbleibende Freiraum durch den Lichtleiter ausgefüllt. Eine solche Aus führung hat den Vorteil, dass die Biegebeanspruchung auf den Bildlei ter ungeachtet der Biegerichtung bei vergleichbarer Auslenkung stets gleich groß ist.

Um das distale Ende des Endoskopes steuern, insbesondere ablenken zu können, ist es von Vorteil, wenn mindestens ein Steuerdraht innerhalb des Schaftes geführt ist, der am distalen, starren Schaftteil festgelegt und dessen proximales Ende in einem an sich bekannten Steuerme chanismus im Aufnahmeteil mündet. Derartige Steuerungen sind bei spielhaft in DE 42 22 271 A1 oder DE 29 12 086 A1 beschrieben.

Als Werkstoff besonders geeignet für die Schaftherstellung ist eine Ni ckeltitanlegierung - auch als Memorymetall bekannt -, da diese nicht nur in hohem Maße flexibel ist, sondern auch besonders geringe Wand dicken ermöglicht. Schließlich ist die Korrosionsbeständigkeit dieser Ver bindung hervorzuheben.

Als Außendurchmesser-Wanddickenverhältnis wird der Bereich von 9/1 bis 15/1, vorzugsweise etwa 12/1, angegeben.

Es versteht sich, dass die erfindungsgemäße Ausbildung nicht nur bei einem Endoskop zur unmittelbaren Betrachtung durch das menschliche Auge einsetzbar ist, sondern auch bei einem sogenannten Videoendo skop, bei dem anstelle der aus Okular, Bildleiter und Objektiv gebilde ten Betrachtungsoptik distalseitig lediglich eine elektronische Bildauf nahmevorrichtung, z. B. ein CCD-Element, angeordnet ist, dessen Aus gangssignal über ein im Schaft geführtes Elektrokabel geleitet wird, das aufnahmeseitig in einen elektrischen Steckeranschluss mündet.

Die erfindungsgemäße Konstruktion erlaubt es, teilflexible oder flexible Endoskope, beispielsweise für Inspektionen im technischen Bereich (Technoskope), zu bauen, die eine Länge von z. B. 6 oder 10 m haben können, also Längen, die mit konventioneller Endoskoptechnik wegen mangelnder Steifigkeit nicht erzielbar sind.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in der Zeichnung darge stellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 in schematischer Darstellung einen Längsschnitt des pro ximalseitigen Endoskopteiles,

Fig. 2 in vergrößerter Darstellung den Längsschnitt des distalsei tigen Endoskopteiles,

Fig. 3 eine Ansicht auf die distale Stirnseite des Endoskopes und

Fig. 4 und 5 eine (zentrische) Ausführung des erfindungsgemäßen En doskopes in Darstellung entsprechend den Fig. 2 und 3.

Der aus superelastischem Material, hier einer Nickeltitanlegierung, ge bildete, rohrförmige Schaft 1 umfasst einen aus einer Vielzahl von Glas fasern bestehenden Bildleiter 2 sowie einen ebenfalls aus einer Vielzahl von Glasleitern bestehenden Lichtleiter 3. Der Lichtleiter 3 umgibt den bei der Ausführung nach den Fig. 2 und 3 exzentrisch und bei der Ausführung nach den Fig. 4 und 5 zentrisch zur Endoskopachse 4 angeordneten Bildleiter 2 nahezu vollständig bzw. vollständig und füllt den zwischen Schaft und Bildleiter 2 gebildeten Freiraum aus. Die Fa sern von Bildleiter 2 und Lichtleiter 3 sind etwa in dem Bereich, in dem das Instrument flexibel ausgebildet ist, beweglich innerhalb des Schaf tes 1 angeordnet. Lediglich der Bildleiter 2 ist endseitig jeweils so inner halb des Schaftes festgelegt, dass eine bestimmungsgemäße Bildüber tragung erfolgen kann. Der Schaft 1 hat ein Durchmesser- Dickenverhältnis von 12/1 und ist mit den darin befindlichen Glasfasern gut biegbar, bildet jedoch andererseits hohe Rückstellkräfte, die dafür sorgen, dass er, soweit möglich, in die langgestreckte Ausgangslage zurückkehrt.

Das distalseitige Ende des Instrumentes wird durch ein im Wesentlichen starres Rohrstück 5 gebildet, das den gleichen Außenumfang wie der Schaft 1 hat, sowie einen abgesetzten Teil, der in den Schaft 1 einge setzt und darin festgelegt ist (siehe Fig. 2 bzw. 4). Innerhalb dieses Rohr stückes 5 ist ein Objektiv 6 angeordnet, das optisch mit dem distalen Ende des Bildleiters 2 verbunden ist. Weiterhin sind in diesem Rohrstück 5 die distalen Enden von Bildleiter 2 und Lichtleiter 3 festgelegt.

Proximalseitig mündet der Schaft 1 in einem starren Aufnahmeteil 7, in dem der Lichtleiter 3 seitlich zu einem Lichtleiteranschluss 8 herausge führt ist. Das proximale Ende des Aufnahmeteiles 7 trägt die Okularoptik 9, die innerhalb des Aufnahmeteiles 7 mit dem proximalseitigen Ende des Bildleiters 2 optisch verbunden ist. Der proximalseitige Teil des Bildlei ters 2 ist innerhalb eines hohlzylindrischen Bauteiles im Aufnahmeteil 7 mit Abstand vor der Okularoptik 9 festgelegt. Das Aufnahmeteil ist, wie Fig. 1 zeigt, mehrteilig aufgebaut, so dass der Abstand zwischen der Okularoptik und dem proximalseitigen Bildleiterende zum Zweck der Einstellung der Optik veränderbar ist.

Das vorstehend beschriebene Endoskop ist ausschließlich als Betrach tungsinstrument geeignet. Es ermöglicht als Technoskop insbesondere die Betrachtung von Höhlen und Spalten sowie von langen und schma len Zwischenräumen, die Biegungen und Krümmungen aufweisen, die auch noch durch davorliegende Bauteile verdeckt sein können. Der Schaft 1 bedarf im Bereich von Biegestellen einer Zwangsführung, damit er diesen folgt. Dies ist in der Regel unproblematisch, nach Überwin dung dieser Biegestellen kehrt der Schaft in seine geradlinige Aus gangsposition selbsttätig zurück.

Sollte sich das Überwinden der Hindernisse, das Einstellen der Biegung aufgrund geometrischer Verhältnisse als problematisch herausstellen, so kann das Instrument mit einer oder mehreren zusätzlichen Steuervorrich tungen versehen werden, so dass das distale Instrumentenende, also der durch das Rohrstück 5 gebildete, starre Teil mittels eines Steuerdrah tes von proximalseitig her in eine vorbestimmte Richtung ablenkbar ist.

Es versteht sich, dass, soweit dies erforderlich oder zweckmäßig sein soll te, auch innerhalb des Schaftes 1 weitere Innenschäfte vorgesehen sein können, beispielsweise zum Durchführen von Bearbeitungsinstru menten, Sonden oder zum Zu- bzw. Abführen von Flüssigkeiten oder Gasen.

Bezugszeichenliste

1

Schaft

2

Bildleiter

3

Lichtleiter

4

Achse

5

Rohrstück

6

Objektiv

7

Aufnahmeteil

8

Lichtleiteranschluß

9

Okular

Claims

1. Mindestens abschnittsweise flexibles Endoskop mit mindestens einem Bildleiter (2) mit einem distalseitig angeordneten Objektiv (6) und einem proximalseitig angeordneten Okular (9), mit mindestens einem Lichtleiter (3), die zusammen in einem Schaft (1) angeordnet sind, wo bei der Schaft Mittel aus superelastischem Werkstoff beinhaltet, die das Endoskop selbsttätig in die Ursprungsform rückstellend ausbilden, da durch gekennzeichnet, dass der Schaft (1) als Hohlschaft mit einem Au ßendurchmesser-Wanddickenverhältnis von 9/1 bis 15/1 ausgebildet ist, dass er aus einem superelastischen Werkstoff besteht und im Bereich des Objektives (6) ein starres Rohrstück (5) aufweist.

2. Mindestens abschnittsweise flexibles Endoskop mit einer Bildauf nahmeeinrichtung und mit mindestens einem Lichtleiter (3), die zusam men in einem Schaft (1) angeordnet sind, wobei der Schaft Mittel aus superelastischem Werkstoff beinhaltet, die das Endoskop selbsttätig in die Ursprungsform rückstellend ausbilden, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaft (1) als Hohlschaft mit einem Außendurchmesser- Wanddickenverhältnis von 9/1 bis 15/1 ausgebildet ist, dass er aus ei nem superelastischen Werkstoff besteht und im Bereich des Objektives (6) ein starres Rohrstück (5) aufweist, wobei die Bildaufnahmeeinrich tung elektronisch arbeitet und eine distalseitig angeordnete elektroni sche Bildaufnahmevorrichtung sowie eine durch den Schaft zur proxi malen Seite geführte elektrische Verbindung aufweist.

3. Endoskop nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Bildleiter (2) aus einer Vielzahl zumindest endseitig geordneter Glasfa sern besteht und dass der Lichtleiter (2) aus einer Vielzahl von Glasfaser leitern besteht, wobei der Lichtleiter (3) den Bildleiter (2) zumindest teil weise umgibt.

4. Endoskop nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlschaft (1) proximalseitig in einem Auf nahmeteil (7) mündet, das seitlich einen Beleuchtungsanschluss (8) und proximalseitig zum Bildleiter die Okularoptik (9) aufnimmt.

5. Endoskop nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bildleiter (2) zentrisch innerhalb des Hohl schaftes (1) angeordnet ist.

6. Endoskop nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Hohlschaftes (1) mindestens ein Steuerdraht geführt ist, der nahe dem distalen Instrumentenende fest gelegt ist und dessen proximales Ende mit einem im Aufnahmeteil (7) angeordneten Steuermechanismus verbunden ist.

7. Endoskop nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlschaft (1) aus einer Nickeltitanlegierung besteht.

8. Endoskop nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlschaft (1) ein Außendurchmesser- Wanddickenverhältnis von etwa 12/1 aufweist.