DE60020566T2

DE60020566T2 - Katheter mit antrieb und kupplung zur dreh- und längsverschiebung

Info

Publication number: DE60020566T2
Application number: DE60020566T
Authority: DE
Inventors: Martin W. Belef
Original assignee: Boston Scientific Ltd Barbados
Current assignee: Boston Scientific Ltd Barbados
Priority date: 1999-07-30
Filing date: 2000-07-21
Publication date: 2006-05-04
Anticipated expiration: 2020-07-22
Also published as: ATE296578T1; EP1199986B1; CA2378923C; CA2378923A1; US6485482B1; EP1199986A1; WO2001008561A1; DE60020566D1; JP4624618B2; JP2003505181A; ES2242622T3

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Kathetersysteme. Insbesondere ist die vorliegende Erfindung auf eine Antriebskupplung für eine Katheteranordnung gerichtet, die für die gesteuerte Bewegung eines langgestreckten Elements, wie z.B. eines drehbaren Katheterinnenteils mit einem betrieblichen Element, beispielsweise einem Ultraschallwandler oder einer Bildgebungseinrichtung mit einer optischen Faser, an seinem distalen Ende oder eines Antriebskabels mit einer Arthrektomie-Schneidvorrichtung an seinem distalen Ende, welches in einer in einem Patienten positionierten Umhüllung aufgenommen ist, in Längsrichtung sorgt.
Die auch als Atherosklerose bekannte Arteriosklerose ist eine häufig vorkommende menschliche Krankheit, die aus der Ablagerung von als Atherome oder Plaque bezeichneten fettartigen Substanzen an den Wänden von Blutgefäßen resultiert. Derartige Ablagerungen treten sowohl in peripheren Blutgefäßen, die die Extremitäten des Körpers versorgen, als auch in den Koronargefäßen auf, die das Herz versorgen. Wenn sich die Ablagerungen in lokalisierten Bereichen eines Blutgefäßes sammeln, tritt eine Stenose oder eine Verengung des vaskulären Kanals auf. Der Blutfluss wird beschränkt und die Gesundheit der Person ist ernsthaft gefährdet.
Eine Vielzahl von Ansätzen zur Verringerung und Entfernung derartiger vaskulärer Ablagerungen wurden vorgeschlagen, einschließlich der Ballonangioplastie, bei der ein an seiner Spitze mit einem Ballon versehener Katheter dazu eingesetzt wird, einen Bereich eines Atheroms zu erweitern, sowie anderer Einrichtungen, die entlang einer oder durch eine Ablagerung geschoben oder gezogen werden, wie z.B. die Arthrektomie, bei der eine Klinge oder ein Schneidmeissel zur Auftrennung und Entfernung des Atheroms eingesetzt wird, die Funkenstreckenreduktion (engl. spark gap reduction), bei der ein elektrischer Funken durch die Plaque brennt, die Laserangioplastie, bei der Laserenergie zur Abtragung zumindest eines Teils des Atheroms eingesetzt wird und die Öffnung von Gefäßen durch den Einsatz von Stents.
Zwei Hauptschwierigkeiten bei der Verwendung derartiger Einrichtungen sind die Aufrechterhaltung einer konstanten Translationsrate für die Einrichtung und das Erhalten von Bildern von und Informationen über den Bereich des zu behandelnden Blutgefässes. Verschiedene Bildgebungsverfahren wurden vorgeschlagen. Katheter, die eine mechanische Drehung von Ultraschallwandlern zur Bildgebung umfassen, sind in den US-Patenten Nr. 4,794,931, 5,000,185, 5,049,130 und 5,024,234 offenbart. Diese Katheter scannen in einer Ebene, die senkrecht zur Katheterachse ist. Katheter, bei denen phasengesteuerte Bildgebungssysteme eingesetzt werden, sind in den US-Patenten Nr. 4,841,977 und 4,917,097 offenbart. Katheter, bei denen faseroptische Bildgebungskomponenten zum Einsatz kommen, sind ebenfalls bekannt.
Im Allgemeinen erstrecken sich Ablagerungen über eine bestimmte Strecke in Längsrichtung entlang der Länge eines Gefäßes. Um unterschiedliche Abschnitte der Ablagerung zu betrachten, bewegt ein Arzt typischerweise einen an einem proximalen Ende des Bildgebungskatheters befestigten Handgriff entlang des Gefäßes, beispielsweise indem er den Katheter schiebt oder zieht.
Die Bildgebung unter Verwendung computerunterstützter Rekonstruktionsalgorithmen ermöglicht es Ärzten, eine Darstellung der inneren intravaskulären Strukturen des Patienten in zwei oder drei Dimensionen (d.h. eine sogenannte dreidimensionale oder Längsansichts-Rekonstruktion) zu betrachten. In diesem Zusammenhang setzen Bildgebungsrekonstruktionsalgorithmen typischerweise Datenmittelungstechniken ein, die voraussetzen, dass die intravaskuläre Struktur zwischen einem benachbarten Paar von Messwertdaten einfach ein Durchschnitt jeder derartiger Messwertdaten ist. Somit werden bei diesen Algorithmen graphische "Füll"-Techniken eingesetzt, um einen ausgewählten Abschnitt des untersuchten vaskulären Systems eines Patienten darzustellen. Wenn die Messwertdaten nicht ausreichend nah aneinander liegen, können Läsionen und/oder andere Gefäßanomalien selbstverständlich in der Tat unerfasst bleiben (d.h., da sie zwischen einem Paar von Messwertdaten liegen können und dadurch durch die oben beschriebenen Bildgebungsrekonstruktionsalgorithmen "verdeckt" werden können).
Sogar für einen besonders fähigen Arzt ist es praktisch unmöglich, manuell eine ausreichend langsame, mit einer konstanten Geschwindigkeit erfolgende Translation der Ultraschallbildgebungseinrichtung in Längsrichtung zu bewirken (wodurch dafür gesorgt wird, dass der Abstand zwischen benachbarten Messwertdaten präzise bekannt ist). Darüber hinaus muss der Arzt bei einer manuellen Translation die Translationseinrichtung betätigen, während er die konventionellen zweidimensionalen Schnittbilder beobachtet. Diese Aufteilung der Aufmerksamkeit des Arztes und die Schwierigkeit, eine ausreichend langsame konstante Translationsgeschwindigkeit zu erzielen, kann dazu führen, dass bestimmte diagnostische Informationen verloren gehen. Um das Risiko zu minimieren, dass diagnostische Informationen verloren gehen, ist es erforderlich, die Bildgebungs-Scannzeit zu verlängern, was für den Patienten mit Stress verbunden sein kann. In ähnlicher Weise ist es für Ärzte schwierig, die Translationsgeschwindigkeit von Arthrektomiekathetern und anderen Eingriffseinrichtungen manuell zu steuern, die in Längsrichtung durch Blutgefäße und andere Körperlumen vorwärtsbewegt und zurückgezogen werden.
Das US-Patent Nr. 5,485,846 offenbart einen Ultraschallbildgebungswandler, der durch die Verwendung einer Längstranslationsanordnung dazu in der Lage ist, in einem Abschnitt des vaskulären Systems eines Patienten mit einer präzisen konstanten Geschwindigkeit in Längsrichtung bewegt zu werden. Die Längstranslationsanordnung bewegt die gesamte Drehantriebsanordnung, um die gewünschte Längsbewegung des Wandlers zu erzielen. Eine derartige Fähigkeit ermöglicht es, eine Reihe von präzise voneinander getrennten Messwertdaten zu erhalten, wodurch verzerrte und/oder ungenauere Rekonstruktionen des mittels Ultraschall abgetasteten Gefäßabschnitts verringert (wenn nicht gar beseitigt) werden (d.h., da eine größere Anzahl von enger benachbarten Messwertdaten zuverlässig erhalten werden kann). Darüber hinaus kann eine derartige Anordnung in einer "freihändigen" Art und Weise betätigt werden, die es dem Arzt ermöglicht, seine oder ihre Aufmerksamkeit vollständig den Realzeitbildern zu widmen, wobei gewährleistet ist, dass alle Abschnitte des Gefäßes dargestellt werden. Obwohl eine derartige Längstranslationsanordnung gut arbeiten kann, ist sie relativ groß, voluminös und schwer; sie ist teuer; und sie ist aufwändig in ihrem Aufbau, teilweise aufgrund der Tatsache, dass die Drehantriebs- und die Längstranslationsanordnungen aus Gründen der Sterilität in separate sterile Tücher oder Hüllen (Kunststoffbeutel) gewickelt sind.
Einer der Nachteile einiger konventioneller Rückzugssysteme besteht darin, dass separate Module dazu eingesetzt werden, um für die Dreh- und die Translationsbewegung zu sorgen. Diese Module erfordern, dass sterile Hüllen um jedes Modul verwendet werden. Darüber hinaus haben einige aus dem Stand der Technik bekannte Rückzugssysteme nicht die Fähigkeit, es dem Anwender zu ermöglichen, das Katheterinnenteil manuell in eine Translationsbewegung zu versetzen, um das betriebliche Element entlang des distalen Endes des Katheterinnenteils vorab zu positionieren.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung ist auf ein angetriebenes Kathetersystem gerichtet, das eine Dreh- und Translations-Antriebskupplung als Teil einer Katheteranordnung umfasst. Die Erfindung beseitigt die Notwendigkeit, einen Schlitten bereitzustellen, wie er bei vielen konventionellen Katheterrückzugseinheiten eingesetzt wird. Der Aufbau für den Anwender wird durch die Erfindung beträchtlich vereinfacht. Die Katheteranordnung ist typischerweise eine Einwegeinheit und wird somit dem Anwender im sterilen Zustand geliefert, so dass nur ein einziges steriles Tuch um eine Antriebsmotoreinheit erforderlich ist.
Das angetriebene Kathetersystem umfasst allgemein eine angetriebene Katheteranordnung, die mit einer Steuereinheit verbunden ist. Die angetriebene Katheteranordnung umfasst die Antriebsmotoreinheit und die daran angebrachte Katheteranordnung. Die Katheteranordnung umfasst einen Katheter, der sich von der Dreh- und Translationsantriebskupplung erstreckt. Der Katheter umfasst eine Umhüllung und ein Innenteil, das verschiebbar in der Umhüllung aufgenommen ist, wobei das proximale Ende der Umhüllung an dem Gehäuse der Antriebskupplung angebracht ist. Die Antriebskupplung umfasst ein einen ersten längsgerichteten Antriebspfad festlegendes langgestrecktes Drehantriebselement, das zur Drehung um eine Längsachse an dem Gehäuse angebracht ist. Ein Abschlusselement verbindet das proximale Ende des Innenteils mit dem Drehantriebselement zur Längsbewegung entlang des ersten längsgerichteten Antriebspfads. Das Abschlusselement ist darüber hinaus an dem Drehantriebselement angebracht, um das Abschlusselement und damit das Innenteil durch das Drehantriebselement zu drehen. Ein Lager weist ein mit dem Abschlusselement verbundenes erstes Teil auf. Das Lager weist darüber hinaus ein zweites Teil auf, wobei die ersten und zweiten Teile relativ zueinander frei drehbar sind. Eine längslaufende Antriebseinrichtung ist an dem Gehäuse angebracht und weist ein längslaufendes Antriebselement auf, das mit dem zweiten Teil des Lagers verbunden ist. Das längslaufende Antriebselement ist entlang eines zweiten längsgerichteten Antriebspfads bewegbar. Demgemäss dreht eine Drehung des Drehantriebselements das Abschlusselement und damit das proximale Ende des Innenteils um die Längsachse. Eine Längsbewegung des längslaufenden Antriebselements versetzt das Lager in eine Translationsbewegung parallel zu dem längsgerichteten Antriebspfad; dies bewirkt eine Translation des Abschlusselements und damit des proximalen Endes des Innenteils entlang des ersten längsgerichteten Antriebspfads.
Das Drehantriebselement hat vorzugsweise einen hohlen Innenraum, der den ersten längsgerichteten Antriebspfad festlegt. Ein in den hohlen Innenraum mündender Schlitz kann so vorgesehen sein, dass er parallel zu dem längsgerichteten Antriebspfad ausgerichtet ist. Das erste Teil des Lagers, typischerweise der innere Laufring des Lagers, ist vorzugsweise durch den Schlitz mit dem Abschlusselement verbunden. Das längslaufende Antriebselement kann durch eine Anzahl von verschiedenen Antriebsanordnungen, wie z.B. einen durchgehenden Riemen, eine Gewindespindel oder einen Schneckenradantrieb gebildet werden. In einer bevorzugten Ausführungsform wird ein durchgehender Umlaufantriebsriemen eingesetzt. Der Antriebsriemen wird durch eine Antriebsrolle angetrieben. Die Antriebsrolle wird vorzugsweise durch ein Paar von Kegelrädern angetrieben. Eine flexible Daten/Signalleitung erstreckt sich in der bevorzugten Ausführungsform zwischen dem Abschlusselement an dem proximalen Ende des Innenteils und einem Daten/Signalanschluss, der von dem Gehäuse der Antriebskupplung getragen wird. Der Daten/Signalanschluss kann ein separater Anschluss sein, ist jedoch vorzugsweise ein Teil einer dualen Daten/Signal-Drehantriebsverbindungseinrichtung. Die duale Verbindungseinrichtung sorgt für die notwendige Daten/Signalverbindung und darüber hinaus die Drehantriebsverbindung für das Drehantriebselement.
Die Antriebsmotoreinheit umfasst erste und zweite Drehantriebsausgänge, die mit dem langgestreckten Drehantriebselement bzw. der längslaufende Antriebseinrichtung verbunden sind. Die Antriebsmotoreinheit umfasst vorzugsweise erste und zweite Antriebsstränge, die jeweils Antriebsenden sowie angetriebene Enden umfassen. Die Antriebsenden enden an den ersten und zweiten Drehantriebsausgängen. Der zweite Antriebsstrang verbindet die zweiten Drehantriebsausgänge mit einer Antriebsquelle, typischerweise einem Elektromotor. Ein kupplungsartiges Element und ein Bewegungsanzeiger, wie z.B. ein optischer Impulsgeber, können entlang des zweiten Antriebsstrangs eingesetzt werden. Der optische Impulsgeber ist vorzugsweise zwischen dem kupplungsartigen Element und dem zweiten Drehantriebsausgang angeordnet. Die Bereitstellung des kupplungsartigen Elements ermöglicht es einem Anwender, die längslaufende Antriebseinrichtung physikalisch von der Antriebsquelle zu entkoppeln, so dass das Abschlusselement und damit das Innenteil manuell in der Umhüllung, ohne den Widerstand, der sonst durch die Antriebsquelle erzeugt werden würde, in eine Translationsbewegung versetzt werden kann. Die bevorzugte Position des Bewegungsanzeigers gewährleistet, dass die Längsposition des Innenteils kontinuierlich aktualisiert wird, sogar wenn das Innenteil manuell in eine Translationsbewegung versetzt wird.
Andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung ersichtlich, in der die bevorzugte Ausführungsform in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen detailliert beschrieben wird.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine vereinfachte schematische Ansicht eines gemäß der Erfindung hergestellten angetriebenen Kathetersystems;
2 ist eine vergrößerte vereinfachte Draufsicht der betrieblichen Komponenten der in 1 dargestellten Katheteranordnung;
2A–2C zeigen die in 2 dargestellten Katheterkomponenten während einer Rückzugssequenz, während der das Innenteil gedreht und zurückgezogen wird;
3 ist eine vereinfachte Querschnittsansicht entlang der in 2 dargestellten Linie 3-3; und
4 ist eine schematische Darstellung der in 1 gezeigten Antriebsmotoreinheit.
BESCHREIBUNG DER SPEZIFISCHEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
1 zeigt ein gemäß der Erfindung hergestelltes angetriebenes Kathetersystem 2. Das System 2 umfasst allgemein eine konventionelle Steuereinheit 4, die mit einer angetriebenen Katheteranordnung 6 verbunden ist. Die Anordnung 6 umfasst eine Antriebsmotoreinheit 8, mit der eine Katheteranordnung 10 verbunden ist. Die Antriebsmotoreinheit 8 ist eine wiederverwendbare Einheit und von einem sterilen Tuch oder Beutel 12 umhüllt; die Katheteranordnung 10 wird vorzugsweise in sterilem Zustand geliefert und an der Antriebsmotoreinheit 8 angebracht, wie später detaillierter beschrieben werden wird.
Die Katheteranordnung 10 umfasst einen langgestreckten flexiblen Katheter 14 mit einer äußeren Umhüllung 16 und einem flexiblen Innenteil 18. Das Innenteil 18 besteht typischerweise aus einem geeigneten Material, wie z.B. Nitinol und trägt ein geeignetes betriebliches Element, wie z.B. einen Ultraschallwandler 20 an dem dista len Ende des Innenteils 18. Der Katheter 14 endet an einer Aufnahme 22, wobei die Aufnahme 22 an dem Gehäuse 24 einer Dreh- und Translationsantriebskupplung 26 angebracht ist. Die Aufnahme 22 umfasst einen Spülanschluss 28, um es zu ermöglichen, das Innere der Umhüllung 16 durch die Zufuhr von Salzlösung oder anderen Fluiden durch den Spülanschluss von Gasen, typischerweise Luft, zu reinigen. Eine O-Ringdichtung 30, siehe 2, ist stromaufwärts des Spülanschlusses 28 vorhanden. Das Innenteil 18 ist durch die Dichtung 30 geführt, wobei die Dichtung 30 verhindert, dass Salzlösung oder ein anderes Spülfluid in das Innere des Gehäuses 24 eindringt.
Die Antriebskupplung 26 wird mit Bezugnahme auf die 1 bis 3 diskutiert. Die Antriebskupplung 26 umfasst erste und zweite Antriebseingänge 32 und 34. Der erste Antriebseingang 32 ist ein dualer Eingang, der sowohl für mechanische Drehantriebs- als auch für Daten/Signal-Eingaben sorgt. Beide Eingänge 32, 34 sind mit Drehantriebsausgängen von der Antriebsmotoreinheit 8 verbindbar, wie später diskutiert werden wird. Der Antriebseingang 32 ist unmittelbar mit einem langgestreckten Drehantriebselement 36 verbunden und dreht sich mit diesem. Das Element 36 weist eine allgemein rechteckige Querschnittsform mit einem hohlen Innenraum 38, siehe 3, und einem Paar von Schlitzen 40 auf, die sich entlang der Länge des Elements 36 parallel zur Drehachse 42 des Elements 36 erstrecken. Das Antriebselement 36 ist in dem Gehäuse 24 durch geeignete Lager, nicht gezeigt, abgestützt, so dass eine Drehung des ersten Antriebseingangs 32 das Antriebselement 36 um die Achse 42 dreht.
Das proximale Ende des Innenteils 18 erstreckt sich in den Innenraum 38 und ist an einem Innenteilabschlusselement 44 befestigt. Das Innenteilabschlusselement 44 ist so dimensioniert, dass es frei entlang des Innenraums 38 parallel zu der Achse 42 gleiten kann. Das Abschlusselement 44 ist so dimensioniert, dass es nicht frei in dem hohlen Innenraum 38 um die Achse 42 rotieren kann.
Das Antriebselement 36 ist durch ein Lager 46 mit inneren und äußeren Laufringen 48, 50 umgeben, welche sich relativ zueinander frei drehen. Der innere Laufring 48 weist ein Paar von sich nach innen erstreckenden längsgerichteten Antriebsstiften 52 auf, welche sich durch die Schlitze 40 erstrecken und in das Innenteilabschlusselement 44 eingreifen. Dies ermöglicht es dem Antriebselement 36 und dem Innenteilabschlusselement 44 darin, sich frei um die Achse 42 zu drehen, während die Längsposition des Innenteilabschlusselements 44 durch die Längsposition des Lagers 46 bestimmt wird.
Der äußere Laufring 50 des Lagers 46 ist mit einem Riemen 54 einer längslaufenden Antriebseinrichtung 56 verbunden. Die längslaufende Antriebseinrichtung 56 umfasst eine zu dem zweiten Antriebseingang 34 benachbarte Antriebsrolle 58 und eine zu der Aufnahme 22 benachbarte Umlenkrolle 60. Die Antriebsrolle 58 und die Umlenkrolle 60 sind beide in dem Gehäuse 24 angebracht, so dass sich der innere Arbeitsbereich 62 des Riemens 54 parallel zu dem Schlitz 40 und der Achse 42 erstreckt und einen zweiten längsgerichteten Antriebspfad festlegt, der koextensiv zu dem inneren Arbeitsbereich 62 ist. Die Antriebsrolle 58 ist durch ein Kegelradpaar 64 mit dem zweiten Antriebseingang 34 verbunden. In der bevorzugten Ausführungsform weisen ein Abschnitt der Außenfläche des äußeren Laufrings 50 des Lagers 46 und die Außenfläche des Riemens 54 komplementär geformte zahnartige Vorsprünge auf, die für die notwendige Verbindung des Lagers 46 und des Antriebsriemens 54 sorgen. Andere Verbindungselemente, wie z.B. Klebstoffe, Klammern oder mit einem Gewinde versehene Befestigungseinrichtungen können ebenfalls verwendet werden.
Der erste Antriebseingang 32 umfasst sowohl eine mechanische Antriebsoberfläche 66 als auch eine Daten/Signalverbindung 68. Die Verbindung 68 ist mit einer Daten/Signal-Leitung 70 verbunden, die sich zu einem proximalen Ende des Innenteils 18 an dem Innenteilabschlusselement 44 erstreckt. Wie in den 2, 2A, 2B und 2C vorgeschlagen, weist die Leitung 70 die Form einer Serviceschleife (engl. service loop) auf, um die axiale Bewegung des Innenteilabschlusselements in dem Antriebselement 36 aufzunehmen.
Um nun hauptsächlich auf die 2 und 4 Bezug zu nehmen; die Drehantriebseinheit 8 umfasst ersichtlich einen Körper 72, von dem aus sich erste und zweite Drehantriebsausgänge 74, 76 erstrecken. Der erste Drehantriebsausgang 74 umfasst sowohl eine Drehantriebsoberfläche 78, die sich angetrieben mit der Oberfläche 66 in Eingriff befindet, als auch eine Daten/Signalverbindungseinrichtung 80, die sich mit einer komplementär aufgebauten Verbindungseinrichtung 68 in Eingriff befindet. Die ersten und zweiten Antriebseingänge 32, 34 und die ersten und zweiten Antriebsausgänge 74, 76 sind so aufgebaut, dass das Sterilitätstuch 12 beim Ineingriffbringen der Verbindungseinrichtungen durch die Verbindungseinrichtungen durchbohrt wird. Dadurch müssen vor dem Ineingriffbringen der Eingänge 32, 34 mit den Ausgängen 74, 76 typischerweise keine separaten Öffnungen in dem Sterilitätstuch 12 erzeugt werden.
Die Antriebsmotoreinheit 8 umfasst einen Drehantriebsmotor 82 und einen Translationsantriebsmotor 84, die durch erste und zweite Antriebsstränge 86, 88 mit ihren jeweiligen ersten und zweiten Antriebsausgängen 74, 76 verbunden sind. Der erste Antriebsstrang 86 umfasst einen optischen Impulsgeber 90, der dazu eingesetzt wird, die Drehposition des ersten Antriebsstrangs 86 bereitzustellen, und einen Umrichter 92, der dazu verwendet wird, die Steuereinheit 4 mit dem Wandler 20 zu verbinden und das Leiten der Daten/Signale zwischen dem Wandler 20 und der Steuereinheit 4 durch die Leitungen 93 zu ermöglichen. Der Antriebsstrang 86 ist ähnlich zu dem, der in dem US-Patent Nr. 6,398,755, eingereicht am 24. Mai 1999, mit dem Titel Driveable Catheter System, offenbart ist.
Der Antriebsstrang 88 umfasst eine Kupplung 94, die sich in Eingriff befindet, wenn der Translationsantriebsmotor 84 aktiviert wird, um eine Längsbewegung des Innenteils 18 zu bewirken. Das Ineingriffbringen der Kupplung 94 wird durch die Verwendung eines Solenoids 96 bewirkt, das dazu dient, den Translationsantriebsmotor 84 entsprechend der Betätigung des Antriebsmotors 84 in Richtung der Kupplung 94 und von der Kupplung 94 weg anzutreiben. Ein optischer Impulsgeber 98, der Daten über die relative Position des Ultraschallwandlers 20 bereitstellt, ist zwischen der Kupplung 94 und dem zweiten Drehantriebsausgang 76 angeordnet. Dementsprechend kann, wenn der Translationsantriebsmotor 84 ausgeschaltet ist, was dazu führt, dass das Solenoid 96 die Kupplung 94 außer Eingriff bringt, eine manuelle Bewegung des Lagers 46 und somit des Wandlers 20 stattfinden und Informationen über die Translationsposition werden weiterhin durch den optischen Impulsgeber 98 erfasst. Diese manuelle Bewegung wird unter Verwendung eines manuellen Translationsreglers 100 erreicht, der sich von dem äußeren Laufring 50 des Lagers 46 durch einen Schlitz 102 erstreckt, welcher, wie in 1 gezeigt ist, in dem Gehäuse 24 ausgebildet ist. In 3 ist ein Translations-Abschaltknopf 104 gezeigt, der sich von dem Regler 100 erstreckt, so dass ein Niederdrücken des Knopfes 104, wann immer der Anwender wünscht, den Wandler 20 manuell in eine Translationsbewegung zu versetzen, dazu führt, dass der Translationsantriebsmotor 84 gestoppt wird und das Solenoid 96 die Kupplungselemente der Kupplung 94 trennt.
1 zeigt, dass der Körper 72 der Antriebsmotoreinheit 8 eine Anzahl von Steuerungen 106, wie z.B. einen Translations-Ein/Aus-Knopf und einen Drehantriebs-Ein/Aus-Knopf sowie eine Anzeige 108 umfasst, die dazu verwendet wird, die relative Translationsposition des Wandlers 20 bereitzustellen. Vorzugsweise kann die Anzeige 108 jederzeit auf Null gesetzt werden, so dass eine relative Bewegung des Wandlers 20 aus dieser Nullposition in der Anzeige angezeigt werden kann. Selbstverständlich können beliebige Eingänge, Steuerungen und Anzeigen, die mit der Antriebsmotoreinheit 8 bereitgestellt werden, an der Steuereinheit 4 bereitgestellt werden und sind dies typischerweise auch.
Im Gebrauch wird die Katheteranordnung 10 typischerweise als sterile Einwegeinheit bereitgestellt. Der Katheter 14 wird durch den Spülanschluss 28 gespült und der Katheter 10 wird durch das Ineingriffbringen der ersten und zweiten Antriebseingänge 32, 34 mit den ersten und zweiten Ausgängen 74, 76 an der Antriebsmotoreinheit 8 angebracht. In einem nicht automatisierten Modus, d.h. bei nicht betätigtem Translationsantriebsmotor 84 wird die Drehung des Innenteils 18 begonnen, indem ein geeigneter Knopf an den Steuerungen 106 oder der Steuereinheit 4 gedrückt wird, der den Drehantriebsmotor 82 betätigt. Sobald sich das Bildgebungsinnenteil 20 in einer geeigneten Startposition befindet, kann die Anzeige 108 auf Null gestellt werden und dann wird der manuelle Translationsregler 100 von dem Anwender ergriffen und entlang des Schlitzes 102 bewegt, um zu bewirken, dass der Wandler 20, typischerweise in einem Rückzugsmodus, seitlich in der Umhüllung 16 in eine Translationsbewegung versetzt wird. Siehe 2A–2C. Eine automatische Translation des Wandlers 20 erfolgt durch die Betätigung des Translationsantriebsmotor 84, wodurch verursacht wird, dass das Solenoid 96 den Antriebsmotor 84 in Richtung der Kupplung 94 bewegt, was den Eingriff der Kupplung und die automatische, gesteuerte Translation des Lagers 46 und somit des Innenteils 18 und damit des Wandlers 20, wiederum typischerweise in einem Rückzugsmodus, bewirkt. Obwohl Bildgebungswandler typischerweise in einem Rückzugsmodus betrieben werden, können sie in geeigneten Fällen in einem Schubmodus betrieben werden. Darüber hinaus kann dann, wenn das betriebliche Element des Innenteils 18 ein anderes ist als ein Bildgebungswandler, ein Betrieb in einem Schubmodus statt in oder zusätzlich zu einem Rückzugsmodus nützlich oder erforderlich sein. Der Rückzugs-Wandlerscan endet, wenn das Lager 46 bei einer Betätigung eines geeigneten Knopfes oder nach der Bewegung über eine ausgewählte Strecke das Ende seiner Bewegung entlang des Schlitzes 40 erreicht hat. Wann immer die Translationsbewegung unterbrochen wird, bewegt das Solenoid 96 den Translationsantriebsmotor 84 und bringt somit die Kupplung 94 außer Eingriff, um es zu ermöglichen, dass das Innenteil 18 frei manuell durch den Bediener positioniert werden kann, während weiterhin relative Längspositionsdaten durch den optischen Impulsgeber 98 bereitgestellt werden.
Eine Modifikation in der Variation der offenbarten Ausführungsform kann erfolgen, ohne vom Gegenstand der Erfindung abzuweichen, wie er in den folgenden Ansprüchen definiert ist. Beispielsweise kann es wünschenswert sein, die Katheteranord nung in einer Art und Weise aufzubauen, dass die Steuereinheit 4, wenn die Katheteranordnung an der Antriebsmotoreinheit 8 angebracht ist, die Identität oder die Art der eingesetzten Katheteranordnung erkennt. Das Lager 46 kann so aufgebaut sein, dass es eine freie Drehung der inneren und äußeren Laufringe 40, 50 in nur einer Drehrichtung, statt in beide Drehrichtungen, ermöglicht.

Claims

Antriebskupplung (26) zum Bewegen eines Innenteils eines Katheters, mit: – einem Gehäuse (24), – einem Abschlusselement (44) des Katheterinnenteils, – einer Längs-Antriebseinrichtung (56), die an dem Gehäuse (24) angebracht ist und ein längslaufendes Antriebselement (54, 62) umfasst, welches mit dem Abschlusselement (44) verbunden und entlang eines zweiten längsgerichteten Antriebspfades bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass sie ferner umfasst: – ein langgestrecktes Drehantriebselement (36) mit einem ersten längsgerichteten am Gehäuse (24) angebrachten Antriebspfad zur Drehung um eine Längsachse, – ein Lager (46), das ein mit dem Abschlusselement (44) gekoppeltes erstes Teil (48) und ein mit dem längslaufenden Antriebselement (54, 62) gekoppeltes zweites Teil (50) aufweist, wobei das erste und das zweite Teil (48, 50) in zumindest einer Drehrichtung um die Längsachse relativ zueinander frei drehbar sind, wobei das Abschlusselement (44) des Katheterinnenteils für eine längsgerichtete Bewegung relativ zu dem Drehantriebselement (36) entlang des ersten längsgerichteten Antriebspfades und eine Drehbewegung mit dem Drehantriebselement (36) an dem Drehantriebselement (36) angebracht ist, wodurch eine Drehung des Drehantriebselements (36) das Abschlusselement (44) um die Längsachse dreht und eine längsgerichtete Bewegung des längslaufenden Antriebselements (54, 62) das Lager (46) parallel zu dem zweiten längsgerichteten Antriebspfad verschiebt, was wiederum das Abschlusselement (44) entlang des ersten längsgerichteten Antriebspfades verschiebt.
Antriebskupplung (26) nach Anspruch 1, bei der das Gehäuse das Drehantriebselement zumindest im Wesentlichen vollständig umschließt.
Antriebskupplung (26) nach Anspruch 1, bei der das Drehantriebselement (36) einen hohlen Innenraum (38) aufweist, der den ersten längsgerichteten Antriebspfad festlegt.
Antriebskupplung (26) nach Anspruch 3, bei der das Drehantriebselement (36) erste und zweite Enden sowie eine duale Daten/Signal-Drehantriebsverbindungseinrichtung (32) an dem ersten Ende aufweist.
Antriebskupplung (26) nach Anspruch 4, die ferner eine flexible Daten/Signal-Leitung (70) umfasst, die sich zwischen dem Abschlusselement (44) und der dualen Verbindungseinrichtung (32) erstreckt.
Antriebskupplung (26) nach Anspruch 5, bei der sich die Daten/Signal-Leitung (70) von dem Abschlusselement (44) in Richtung des zweiten Endes des Drehantriebselements (36) und dann zurück in Richtung der dualen Verbindungseinrichtung am ersten Ende des Drehantriebselements (36) erstreckt.
Antriebskupplung (26) nach Anspruch 3, bei der das Drehantriebselement (36) einen Schlitz (40) aufweist, der parallel zu dem ersten längsgerichteten Antriebspfad in den hohlen Innenraum (38) mündet.
Antriebskupplung (26) nach Anspruch 7, bei der das erste Teil (48) des Lagers (46) durch eine Verbindungseinrichtung (52) mit dem Abschlusselement (44) gekoppelt ist, die sich durch den Schlitz (40) erstreckt.
Antriebskupplung (26) nach Anspruch 1, bei der das längslaufende Antriebselement (54, 62) einen durchgehenden Riemen umfasst.
Antriebskupplung (26) nach Anspruch 9, bei der die Längs-Antriebseinrichtung (56) eine Umlenkrolle (60), eine Antriebsrolle (58) und einen Kegelradantrieb (64) umfasst, wobei der durchgehende Riemen mit den Umlenk- und Antriebsrollen (60, 58) zusammenwirkt, und wobei der Kegelradantrieb (64) ein erstes Kegelrad umfasst, das die Antriebsrolle (58) unmittelbar antreibt.
Antriebskupplung (26) nach Anspruch 1, bei der das Drehantriebselement (36) einen ersten Drehantriebseingang (32) umfasst und die Längs-Antriebseinrichtung (56) einen zweiten Drehantriebseingang (34) umfasst, wobei die Längs-Antriebseinrichtung (56) einen Antriebsstrang umfasst, der den zweiten Drehantriebseingang (34) mit dem längslaufenden Antriebselement (54, 62) verbindet.
Antriebskupplung (26) nach Anspruch 11, bei der der Antriebsstrang erste und zweite Kegelräder umfasst.
Antriebskupplung (26) nach Anspruch 12, bei der der Antriebsstrang eine Antriebsrolle umfasst, die durch das zweite Kegelrad angetrieben wird, und das längs laufende Antriebselement einen mit der Antriebsrolle zusammenwirkenden Endlos-Riemen umfasst.
Antriebskupplung (26) nach Anspruch 1, bei der das Drehantriebselement (36) erste und zweite Enden sowie eine duale Daten/Signal-Drehantriebsverbindungseinrichtung (32) an dem ersten Ende aufweist, wobei die Antriebskupplung (26) ferner eine flexible Daten/Signal-Leitung (70) umfasst, die sich zwischen dem Abschlusselement (44) und der dualen Verbindungseinrichtung (32) erstreckt, wobei sich die Daten/Signal-Leitung von dem Abschlusselement (44) in Richtung des zweiten Endes des Drehantriebselements (36) und dann zurück in Richtung der dualen Verbindungseinrichtung (32) am ersten Ende des Drehantriebselements erstreckt, und wobei das Drehantriebselement (36) einen Schlitz (40) umfasst, der parallel zu dem ersten längsgerichteten Antriebspfad in den hohlen Innenraum (38) mündet, wobei der erste Teil (48) des Lagers (46) durch eine Verbindungseinrichtung (52) mit dem Abschlusselement (44) verbunden ist, die sich durch den Schlitz (40) erstreckt.
Antriebskupplung (26) nach Anspruch 14, bei der das längslaufende Antriebselement (54, 62) einen durchgehenden Riemen umfasst, und die Längs-Antriebseinrichtung (56) eine Umlenkrolle (60), eine Antriebsrolle (58) und einen Kegelradantrieb (64) umfasst, wobei der durchgehende Riemen mit den Umlenk- und Antriebsrollen (60, 58) zusammenwirkt, und wobei der Kegelradantrieb (64) ein erstes Kegelrad umfasst, das die Antriebsrolle (58) unmittelbar antreibt.
Angetriebene Katheteranordnung (6) mit: – einer Antriebsmotoreinheit (8) mit ersten und zweiten Drehantriebsausgängen (74, 76) und – einer Katheteranordnung (10), die eine Dreh- und Translationsantriebskupplung (26) nach Anspruch 1 umfasst.
Katheteranordnung (6) nach Anspruch 16, bei der die Antriebsmotoreinheit (8) erste und zweite Antriebsstränge (86, 88) umfasst, die jeweils Antriebsenden sowie angetriebene Enden aufweisen, wobei die Antriebsenden jeweils an den ersten und zweiten Drehantriebsausgängen (74, 76) enden.
Katheteranordnung (6) nach Anspruch 17, die ferner eine Antriebsquelle (84) am angetriebenen Ende des zweiten Antriebsstrangs (88), ein kupplungsartiges Element (94) entlang des zweiten Antriebsstrangs zwischen der Antriebsquelle (84) und dem zweiten Drehantriebsausgang (76) sowie einen Bewegungsanzeiger (98) ent lang des zweiten Antriebsstrangs (88) zwischen dem kupplungsartigen Element (94) und dem zweiten Drehantriebsausgang (76) umfasst.
Katheteranordnung (6) nach Anspruch 16, die ferner eine flexible, faltbare sterile Umhüllung (12) umfasst, die die Antriebsmotoreinheit (8) umhüllt, wobei die ersten und zweiten Drehantriebsausgänge und- eingänge eine Umhüllung durchbohrende Antriebselemente umfassen, die die sterile Umhüllung wirksam durchbohren, wenn die ersten und zweiten Drehantriebsausgänge und- eingänge zusammenwirken.