DE6943958U - Flexible schutzumhuellung. - Google Patents

Description

Liedl, Nöth, Zeitler

Patentanwälte

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G 69 43 958.3
B 4425 - Z/Li
5. April 1977

OLYMPUS OPTICAL CO., LTD. No. 43-2, Hatagaya 2-chome, Shibuya-ku, TOKYO, Japan

Flexible Schutzumhüllung

Die Erfindung betrifft eine flexible Schutzumhüllung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Ein bekanntes Endoskop ist mit einem vorderen Endteil versehen, der ein Sichtfenster und ein Beleuchtungsfenster aufweist, die im Bereich der vorderen Endfläche oder der Umfangsfläche angeordnet sind. Der vordere Endteil kann in eine öffnung des menschlichen Körpers oder in eine andere öffnung eingeführt werden. Ein Steuer- und Kontrollgehäuse ist mit dem vorderen Endteil über ein längliches, flexibles Rohr oder

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eine Hülle verbunden und mit einer Einblicksöffnung versehen. Ein optisches Bildübertragungssystem, z. B. ein optisches Faserbündel, ist durch das flexible Rohr hindurehgeführ! und endet mit seinem vorderen Ende in dem vorderen Endteil des Endoskopes, während das rückwärtige Ende in dem Kontroll- und Steuergehäuse endet, so daß das Licht von einem Objekt, das durch das Sichtfenster aufgenommen wird, auf der vorderen Endfläche des optischen Bildübertragungssystemes mittels einer vor der vorderen Endfläche angeordneten Objektivlinse fokussiert wird, wobei das Objekt hierauf abgebildet wird. Das Bild des Objektes wird durch das optische Bildübertragungssystem bis zum rückwärtigen Ende desselben übertragen und kann durch die Einblicksöffnung betrachtet werden. Ein optisches Lichtleitfssersystem kann innerhalb des flexiblen Rohres zwischen dem Steuer- und Kontrollgehäuse und dem vorderen Ende den Endoskopes angeordnet sein, wobei das rückwärtige Ende hiervon mit einer äußeren Lichtquelle über ein anderes optisches Lichtleitfasersystem verbunden ist, so daß durch das übertragene Licht das Objekt durch das Beleuchtungsfenster beleuchtet wird. In dem Kontroll- und Steuergehäuse kann ein Kontroll- und Steuermechai ismus vorgeseher sein, der zum Kontrollieren und Steuern der Biegung des flexiblen Rohres mit Hilfe von Fäden, Schnüren und dgl. dient, die hindurchgeführt und mit ihren jeweiligen Enden mit dem vorderen Ende des flexiblen Rohres und mit dem Steuer- und Kontrollmechanismus verbunden sind.

In der Regel weist das flexible Rohr einen schraubenförmig gewundenen metallischen Streifen auf, der um das bildübertragende optische Faserbündel herum angeordnet ist, das von einem dünnen zylindrischen Rohr aus Harz, z. B. Siliconharz, und einem netzähnlichen, z. B. geflochtenen, Teil bedeckt ist, das den schraubenförmig gewundenen metallischen Streifen umgibt, der von einem Schutzrohr aus Kunststoff umgeben ist, so daß eine gas- und flüssigkeitsdichte Abdichtung des Inneren gegenüber dem Äußeren erzielt wird.

Der schraubenförmig gewundene Metallstreifen dient zum Schutz des Inneren gegenüber etwaigen mechanischen Beschädigungen und gewährleistet eine ausreichende Flexibilität des optischen Faserbündels. Der schraubenförmig gewundene metallische Streifen ist jedoch insofern nachteilig, als er zu einem Verdrehen um die Schraubenlängsachse neigt. Außerdem besteht die Gefahr von Längungen oder Verkürzungen in Richtung der ochraubenlängsachse. Um diese Verformungen des schraubenförmig gewundenen Streifens zu vermeiden, ist das netzförmige Tei 1 um den schraubenförmig gewundenen Streifen herumgelegt. Die erforderliche Flexibilität wird hierdurch nicht beeinträchtigt.

Bei dem bekannten Endoskop haben die das optische Faserbündel umgebenden und bedeckenden Teil eine nicht unerhebliche Dicke. Da der Durchmesser des flexiblen Rohres des Endoskopes möglichst klein sein soll - insbesondere beim Beobachten von Organen des menschlichen Körpers, z. B. der Bronchien, der von den Nieren ausgehenden Harnleiter, des sich in Richtung auf den Darm öffnenden Gallenganges usw. - und da die Querschnittsflächen des flexiblen Rohres und des optischen Faserbündels dem Quadrat der jeweiligen Durchmesser proportional sind, muß die Dicke der abdeckenden und umhüllenden Teil des optischen Faserbündels so klein wie möglich gehalten werden, damit ein ausreichender Raum für die Anordnung des optischen Faserbündels vorhanden ist, dessen Durchmesser so groß wie möglich sein soll, um eine möglichst gute Bildqualität des durch das optische Faserbündel übertragenen Objektbildes zu erhalten.

Bei dem bekannten Endoskop besteht das das optische Faserbündel umhüllende flexible Rohr jedoch aas einer Vielzahl von Teilen, deren Dicke relativ groß ist. Der Durchmesser des optischen Faserbündels ist somit im Vergleich zu dem relativ großen Durchmesser des flexiblen Rohes ziemlich klein.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Schutzumhüllung der gattungsgemäßen Art zur Vermeidung der vorgenannten Nachteile derart auszugestalten, daß sie insbesondere eine möglichst geringe Wandstärke bei möglichst großer Festigkeit besitzt, ohne daß hierunter die gewünschte Flexibilität des optischen Faserbündels leidet.

Die Merkmale der zur Lösung dieser Aufgabe geschaffenen Erfindung ergeben sich aus dem kennzeichnenden Teil von Anspruch 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen hiervon sind in den weiteren Ansprüchen enthalten.

Die erfindungsgemäße Schutzumhüllung weist vor allem den Vorteil auf, daß sie nur eine sehr geringe Dicke hat, ohne daß hierdurch Festigkeit,, ausreichende Flexibilität und ilüssigkeits- sowie gasdichte Abdichtung beeinträchtigt werden.

Ein dünnwandiges Rohr aus Kunstharz, z. B. aus Siliconharz, kann die äußere Oberfläche de, optischen Faserbündels umgeben. Hierauf ist dann das netz- und/oder gitterartig geflochtene Hülsenteil angeordnet. Hierbei ergibt sich der Vorteil, daß das dünnwandige Rohr das optische Faserbündel gegen ein Brechen schützt, denn das optische Faserbündel steht nicht in direktem Kontakt mit dem Hülsenteil, das von dem Kunstharz durchtränkt und hiermit gehärtet ist. Innerhalb des dünnwandigen Rohres kann ein Schmiermittel, z. B. eine Schmierflüssigkeit oder ein Schmierpulver, angeordnet sein, wodurch die Lebensdauer des optischen Faserbündels erhöht wird.

Das Hülsenteil kann aus nichtmetallischen Fasern, z» B. aus Baumwoll- und/oder Seidenfasern, bestehen, wobei Gruppen einer bestimmten Zahl von Faser kreuweise verwebt oder verwirkt sind, so daß eine zylindrische netzartige Struktur entsteht. In gleicher Weise können auch metallische Fasern benutzt werden. Falls gewünscht, können auch nichtmetallische zusammen mit metallischen Fasern benutzt werden, wobei

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Gruppen einer bestimmten Anzahl von nichtmetallischen Fasern einerseits und metallischen Fasern andererseits kreuzweise und alternierend miteinander verwirkt oder verwebt sind. Die Baumwoll- und Seidenfasern ί

gewährleisten eine ausreichende Flexibilität und ergeben den Vorteil einer guten festen Verbindung mit dem Harz zur Imprägnierung. Die mechanische Festigkeit, insbesondere gegenüber einem Zusammendrücken, ist jedoch nicht so gut. Im Gegensatz hierzu ergeben die metallischen Fasern eine hohe mechanische Festigkeit, insbesondere gegenüber Verdrehungen, während die Verbindung mit dem Harz zum Imprägnieren nicht so gut ist. Wenn deshalb metallische und nichtmetallische Fasern alternierend miteinander verwebt oder verwirkt sind, werden die günstigen Eigenschaften der metallischen und der nichtmetallischen Fasern vereinigt.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 schematisch eine Seitenansicht eines bekannten Endoskopes;

Fig. 2 teilweise geschnitten in Seitenansicht den Aufbau eines

flexiblen Rohres eines bekannten Endoskopes;

Fig. 3 eine Teilansicht eines optischen Faserbündels, bei dem die

Erfindung zur Anwendung kommt;

Fig. 4 das mit dem Hülsenteil lose umhülMe Faserbündel;

Fig. 5 das Faserbündel mit dem Hülsenteil nach dem Zusammendrücken;

Fig. 6 das Faserbündel mit dem von Harz durchsetzten Hülsen-

teü;

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Fig. 7 in Teilansicht die Struktur des Hülsenteiles und

Fig. 8 eine abgewandelte Ausführungsform hiervon;

Fig. 9 und 10 verschiedene Herstellungsstufen einer abgewandelten Ausführungsform der Schutzumhüllung.

Das bekannte Endoskop gemäß Fig. 1 ist mit einem vorderen Ende 1 versehen, das in eine zu beobachtende öffning eingeführt werden kann und mit einem Steuer- und Kontrollgehäuse 2 über ein längliches flexibles Rohr 3, d. h. eine Schutzumhüllung, verbunden ist. Das vordere Ende nimmt eine Objektivlinse auf, die das Licht eines Objektes über ein Sichtfenster empfängt und das Objekt auf der vorderen Endfläche eines optischen Bildübertragungssystem abbildet, das z. B. aus einem optischen Fasersystem bestehen kann, das in dem flexiblen Rohr 3 vom vorderen Ende 1 bis zu dem Steuer- und Kontrollgehäuse 2 geführt ist. Das Bild des Objektes wird durch das optische Bildübertragungssystem zur rückwärtigön Endfläche desselben übertragen und kann durch eine Einblicksöffnung 4 beobachtet werden, die in dem Steuer- und Kontrollgehäuse 2 hinter der rückwärtigen Endfläche des optischen Bildübertragungssystems angeordnet ist.

Zur Beleuchtung des Objektes ist ein optisches Lichtleitfasersystem vorgesehen, das sich durch das flexible Rohr 3 vom vorderen Ende 1 bis zu dem Steuer- und Kontrollgehäuse 2 erstreckt. Eas rückwärtige Ende des optischen Lichtleitfasersystems ist mit einem anderen optischen Lichtleitsystem 5 in der Nähe des Steuer- und Kontrollgehäusee verbunden, das mit einer nicht dargestellten äußeren Lichtquelle in Verbindung steht, die zur Zufuhr von Licht zur Beleuchtung dient. Das Licht wird über das optische Lichtleitfasersystem in dem flexiblen Rohr 3 übertragen und am vorderen Ende desselben zur Beleuchtung des Obiektes ausgestrahlt.

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Wie Fig. 2 zu entnehmen, weist das bekannte flexible Rohr 3 einen schraubenförmig gewundenen metallischen Streifen 6 auf, der ein optisches Bildübertragungssystem 7 lose umgibt, das von einem dünnwandigen Rohr 8 aus Harz umgeben ist. Ein netzartiges Hülsenteil 9 umgibt den Streifen 6, wodurch Verdrehungen, Verkürzungen oder Verlängerungen desselben verhindert werden sollen, ohne daß die geforderte Flexibilität beeinträchtigt wird. Ein flexibles Deckrohr 10 aus Kunstharz umgibt das Hülsenteil 9, so daß das flexible Rohr 3 flüssigkeits- und gasdicht nach außen abgeschlossen ist.

Die Dicke der Teile 6, 9 und 10 des flexäNen Rohres 3 ist daher ziemlich groß. Demzufolge ist auch der Außendurchmesser des flexiblen Rohres 3 relativ groß, wenn dieses ein optisches Bildübertragungssystem 7 mit ausreichend großem Durchmesser aufnehmen soll, der für eine gute Bildqualität erforderlich ist. Dies ist insbesondere nachteilig, wenn das Endoskop benutzt wird, um Organe, wie die Bronchien, den Gallengang usw., zu beobachten.

Fig. 3 bis 6 zeigen die einzelnen Stufen der Aufbringung der erfindungsgemäßen Schutzumhüllung. Das vordere Ende äines optischen Bildübertragungssystems 11, z. B. eines optischen Faserbündels, ist mit einer Linsenfassung 12 verbunden, in der eine Objektivl inse angeordnet ist.

Das optische Faserbündel 11 ist lose in ein spannungsfreies oder schlaffes, hohl ausgewölbtes, netz- oder gitterartiges Hülsenteil 13 gemäß Fig. 4 eingesetzt, wobei das vordere Ende des Hülsenteils 13 am rückwärtigen Ende der Linsenfassung 12 endet. In diesem Zustand befindet sich das optische Faserbündel 11 ebenfalls im spannungsfreien (schlaffen) Zustand. Das Hülsenteil 13 wird sodann zusammen mit dem optischen Faserbündel 11 in Längsrichtung, z. B. mittels einer Form, gedrückt, wobei der Durchmesser des Hülsenteiles 13 verringert wird. Das Hülsen-

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teil 13 ist somit fest und dicht auf das optische Faserbündel 11 aufgedrückt und angepaßt, das ebenfalls radial zusammengedrückt wird, wie aus Fig. 5 ersichtlich. Das zusammengedrückte Hülsenteil 13 wird schließlich in ein flüssiges Kunstharz 14 - z. B. Polyurethan oder Polyamid - eingetaucht, wobei das Kunstharz 14 das Hülsenteil 13 imprägniert und durchtränkt. Das Hülsenteil 13 wird zusammen mit dem Harz gehärtet, so daß die Schutzumhüllung gemäß Fig. 6 gebildet wird. Anstatt das Hülsenteil 13 in flüssiges Harz zu tauchen, kann es auch mit dem Harz 14 ummantelt werden. Die derart hergestellte Schutzumhüllung dichtet flüssigkeits- und gasdicht ab und weist außerdem eine ausreichende Flexibilität auf.

Fig. 7 zeigt die Struktur des Hülsenteils 13. Dieses besteht aus dünnen Fasern 15, wobei Gruppen einer Anzahl von Fasern 15 kreuzweise verwebt sind, so daß eine netzartige Struktur gebildet ist. Die Fasern 15 können aus einem nichtmetallischen Werkstoff, z. B. aus Baumwolle oder Seide und/oder einem metallischen Werkstoff bestehen. Wenn die Fasern 15 aus einem nichtmetallischen Werkstoff bestehen, ergibt sich eine besonders gute Verbindung mit dem Harz 14. Der Widerstand gegenüber einem Zusammendrücken ist jedoch nicht so groß. Dagegen ergeben Fasern 15 aus metallischem Werkstoff eine hohe Festigkeit, z. B. gegenüber Verdrehungen, während die Verbindung mit dem Harz 14 nicht so gut ist.

Fig. 8 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform des Hülsenteiles 13 mit einer anderen Struktur. Hierbei sind Gruppen einer Anzahl metallischer Fasern 15a und Gruppen einer Anzahl nichtmetallischer Fasern 15b alternierend kreuzweise verwebt Hierbei lassen sich die Eigenschaften der nichtmetallischen und der metallischen Fasern in einer Struktur vereinigen.

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Fig. 9 und 10 zeigen eine weitere bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schutzumhüllung, die ähnlich der gemäß Fig. fi ist, außer daß ein dünnwandiges Rohr Ha aus Harz, z. B. einem Siliconharz, auf die äußere Fläche des optischen Faserbündels 11 vor dem Einsetzen desselben in das Hülsenteil 13 aufgebracht ist. Das dünnwandige Rohr Ha schützt die Fasern des optischen Faserbündels 11 vor einem Brechen.

Um die Lebensdauer des optischen Faserbündels 11 zu erhöhen, kann innerhalb des dünnwandigen Rohres Ha eine Schmierflüssigkeit oder ein Schmierpulver angeordnet sein.

Die erfindungsgemäße Schutzumhüllung zeichnet sich durch hohe Flexibilität und Nachgiebigkeit sowie durch relativ niedrige Längung aus. Außerdem ergibt sich der Vorteil, daß Dicke und Außendurchmesser im Vergleich zu bekannten Schutzumhüllungen sehr klein sind.

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Claims (5)

Schutzansprüche

1. Flexible Schutzumhüllung für ein flexibles, optisches Faserbündel, insbesondere eines Endoskopes, mit einem das Faserbündel umgebenden netz-oder gitterartigen Hülsenteil, dadurch gekennzeichnet, daß das netz- oder gitterartige Hülsenteü (13) auf das Faserbündel (11) dicht aufgepaßt und mit Harz (14) durchsetzt ist.

2. Schutzumhüllung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Faserbündel (11) und dem Hülsenteil (13) ein dünnwandiges Rohr (lla) aus Harz, insbesondere Siliconharz, angeordnet ist, auf welches das Hülsenteil (13) dicht aufgepaßt ist.

3. Schutzumhüllung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das HUlsenteil (13) dünne Fasern (15b) eines nichtmetallischen Werkstoffes, insbesondere Baumwolle und/oder Seide aufweist, die einzeln und/oder in Gruppen kreuzweise miteinander verwebt oder verwirkt sind.

4. Schutzumhüllung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Hülsenteü (13) dünne Fasern (15a) eines metallischen Werkstoffes aufweist, die einzeln und/oder in Gruppen kreuzweise miteinander verwebt oder verwirkt sind.

5. Schutzumhüllung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das HUlsenteil (13) dünne Fnnern (15b) einen nichtmetallischen Werkstoff ob, inHbtwmatirti Unuiuwollt» Mttri/'xW W*»lrt**_# ittt'1

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Fasern (15a) eines metallischen Werkstoffes aufweist und daß die Fasern oder Fasergruppen des nichtmetallischen Werkstoffes einerseits und des metallischen Werkstoffes andererseits kreussweise miteinander verwebt oder verwirkt sind.

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