EP4583754A1 - Endoskopische vorrichtung und endoskop - Google Patents

Endoskopische vorrichtung und endoskop

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Publication number
EP4583754A1
EP4583754A1 EP23798143.6A EP23798143A EP4583754A1 EP 4583754 A1 EP4583754 A1 EP 4583754A1 EP 23798143 A EP23798143 A EP 23798143A EP 4583754 A1 EP4583754 A1 EP 4583754A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
shaft
heat
endoscopic device
distal
space
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP23798143.6A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Beat Krattiger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Karl Storz SE and Co KG
Original Assignee
Karl Storz SE and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Karl Storz SE and Co KG filed Critical Karl Storz SE and Co KG
Publication of EP4583754A1 publication Critical patent/EP4583754A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B1/00—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
    • A61B1/12—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor with cooling or rinsing arrangements
    • A61B1/128—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor with cooling or rinsing arrangements provided with means for regulating temperature
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B1/00—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
    • A61B1/00064—Constructional details of the endoscope body
    • A61B1/00071—Insertion part of the endoscope body
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B1/00—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
    • A61B1/012—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor characterised by internal passages or accessories therefor

Definitions

  • the invention relates to an endoscopic device and an endoscope comprising the endoscopic device.
  • the shaft is usually an elongated element, similar to a tube, which is intended for insertion into an internal cavity of a human or animal body through a natural or artificially created body opening.
  • the shaft is usually rigid and is or can be coupled to a handle or other device for operating the shaft.
  • the shaft is usually hollow on the inside so that functional units can be passed through it.
  • FIG. 2 A cross section through an endoscopic shaft according to the prior art is shown in Figure 2.
  • the functional units such as a working channel 12, a fluid channel 14, a light guide bundle 16, a current guide bundle 18, an image guide bundle and/or a rod lens system can extend through the shaft 10.
  • an endoscopic shaft is known from the German patent application DE 10 2019 003 839 A1, through which two heat pipes (heat pipe 20) extend at least partially in order to dissipate heat from a head end of the shaft.
  • the heat pipes are embedded in a bore in the shaft tube.
  • the heat pipes are thermally coupled to a handpiece of the endoscope by means of a thermally conductive adhesive so that the heat absorbed at the head end of the shaft can be transferred to the handpiece.
  • heat pipes also work by dissipating heat via the surface along their longitudinal extent.
  • the invention is based on the object of providing a structurally efficient heat transport structure.
  • the endoscopic device comprises a shaft having a distal shaft end and a proximal shaft end opposite the distal shaft end.
  • the shaft is preferably a longitudinally extending shaft, for example in the form of a tube or a rod.
  • the shaft is preferably rigid and can be curved.
  • the shaft comprises at least one inner casing which extends at least partially in the shaft inner section and which defines at least one functional space.
  • the inner casing and/or the functional space can extend from the distal shaft end to the proximal shaft end at least partially through the shaft inner section.
  • the functional space can thus also be referred to as a feedthrough channel.
  • An endoscopic functional unit can thus be guided from the distal shaft end to the proximal shaft end through the functional space designed as a feedthrough channel.
  • the endoscopic functional unit can, for example, be a working channel tube, a fluid channel tube, a light guide bundle, a current guide bundle or a conventional heat pipe.
  • the functional space can also alternatively be designed as a flushing channel and/or suction channel for supplying and/or discharging fluids.
  • the functional space can be a feed-through channel.
  • the at least one functional space can, for example, be rod-shaped or tubular and/or can be bent according to the shape of the shaft.
  • the functional space can accommodate one or more endoscopic functional units.
  • the inner casing and/or functional space can extend partially into the shaft, for example at a proximal end. This is suitable, for example, for accommodating an endoscopic functional unit that is designed for wireless data transmission, for example.
  • Example functional units are a lighting device, a camera and/or a camera chip.
  • the endoscopic functional unit can be arranged at the distal end of the shaft.
  • the functional space can have any shape, for example the shape of a blind hole or a square or semicircular recess.
  • the shaft comprises a closed shaft intermediate space arranged in the shaft inner section and outside the functional space, in which a heat transfer unit is arranged which fills the shaft intermediate space to at least a large extent and is designed to dissipate heat from the distal shaft end.
  • a heat transfer unit is arranged which fills the shaft intermediate space to at least a large extent and is designed to dissipate heat from the distal shaft end.
  • the expression "to at least a large extent” is to be understood in particular as at least 55%, preferably at least 65%, preferably at least 75%, particularly preferably at least 85% and very particularly preferably at least 95%, and advantageously completely, in particular with reference to a volume and/or a mass of an object.
  • the shaft intermediate space can be hermetically sealed.
  • the closed shaft space with the heat transfer unit arranged therein can form a heat pipe.
  • a heat pipe is characterized by the fact that it enables efficient energy transport, ie heat transport, It is understood that the heat pipe formed is based on the same physical principles as conventional heat pipes. The difference, however, may be that the heat pipe formed is integrated into the endoscopic shaft and consequently contributes to saving space, cost and weight of the endoscopic device.
  • the heat transfer unit can be arranged in the inner section of the shaft, but outside the at least one functional space. In this way, the heat transfer unit can be integrated into the shaft in a space-saving manner. In addition, it is possible to design the heat transfer unit without a copper tube, thereby avoiding an increase in the weight of the shaft.
  • the heat transfer unit is in direct and/or immediate contact, in particular over a large area, with the outer casing and/or the inner casing.
  • the heat transfer unit can be formed at least partially integrally with the outer casing and/or the inner casing.
  • integral can mean integral and/or one-piece and/or directly connected to one another.
  • the heat transfer unit or the shaft space is preferably hermetically sealed distally and proximally by means of a closure. Consequently, a closed, preferably hermetically sealed, shaft space can be formed between the outer casing, the inner casing and the proximal and distal closures of the heat transfer unit.
  • Opposite distal and proximal shaft ends can be thermally coupled to one another by means of the heat transfer unit or the heat pipe formed, whereby, for example, heat can be dissipated from the distal shaft end to the proximal shaft end. Furthermore, heat can be dissipated along the longitudinal extension of the shaft via the outer casing of the shaft by means of the heat transfer unit or the heat pipe formed.
  • the heat transfer unit comprises a gas exchange volume and a fluid transport layer.
  • the fluid transport layer can comprise at least one porous element and/or be designed as such, such as a capillary layer.
  • the entire shaft space can be used as a gas exchange volume and at least a part, in particular At least a large part of the surfaces that delimit the shaft gap can be designed as a fluid transport layer.
  • the gas exchange volume and the fluid transport layer can be arranged in the shaft gap. In this way, the shaft gap that is already available in the shaft is effectively used for heat transport and the provision of the heat transfer unit does not require any additional space in the shaft.
  • the fluid transport layer is arranged on an inner surface of the outer jacket and/or on an outer surface of the inner jacket. Consequently, the fluid transport layer can be located in the shaft gap and can protrude into it.
  • the fluid transport layer and the outer jacket or the inner jacket are integrally formed. At least a portion of the inner surface of the outer jacket and/or at least a portion of the outer surface of the inner jacket can be covered by the fluid transport layer. In this way, jacket surfaces that are already available in the shaft gap are effectively used to form the heat transfer unit.
  • the outer jacket and/or the inner jacket therefore take on a dual function in particular, the shaft is given stability and a capillary fluid transport is also formed for the heat transfer unit.
  • such a design of the heat transfer unit can contribute to weight savings compared to the additional weight when using conventional heat pipes, whose copper outer jacket does not give the shaft any additional stability, but actually places additional weight on it and thus reduces stability.
  • the fluid transport layer is arranged directly and/or immediately on an inner surface of the inner shell.
  • an intermediate layer for example an adhesive layer, can be formed at least in sections between the outer jacket and/or the inner jacket and the fluid transport layer. The intermediate layer can, on the one hand, improve the heat transfer to the respective jacket and, on the other hand, contribute to a better bond between the fluid transport layer and the respective jacket.
  • the fluid transport layer can be applied directly to the outer shell or inner shell, at least in sections, e.g. by grooving, cold forming, embossing, machining, grinding or other surface-enlarging processes.
  • the fluid transport layer can also be formed or optimized by chemical modification and/or topographical structuring of the surface.
  • the heat transfer unit can comprise at least one heat transport medium.
  • the heat transport medium can be based on gas exchange, liquid transport and enthalpy of vaporization of the heat transport medium.
  • the evaporable heat transport medium can be freely movable in the gas exchange volume and the fluid transport layer of the heat transfer unit. The amount of evaporable heat transport medium is determined by the total volume of the heat transfer unit and the dimension of the fluid transport layer.
  • the heat transport medium can be present in the fluid layer and in the gas exchange volume.
  • the heat transport medium comprises, for example, water, acetone or ammonia. It can also be a mixture of liquids and/or gases.
  • the endoscopic device can further comprise at least one of a proximal and a distal thermal connector for heat emission and heat absorption.
  • the heat emission for example in the form of thermal energy, can take place from the heat transfer unit to a heat sink thermally coupled to the thermal connector.
  • the heat transfer unit can, for example, absorb heat from a functional unit that generates waste heat and is thermally coupled to the connector, e.g.
  • the thermal connector improves local heat distribution and heat transfer between the heat transfer unit and a further element connected to it. Heat transfer can be achieved by using a thermal connector.
  • the thermal connector can protrude beyond the inner section of the shaft and/or extend into the shaft gap.
  • the shaft gap can be closed, preferably hermetically sealed, by means of the thermal connector.
  • the thermal connector can be the distal and/or proximal end of the heat transfer unit or the shaft space.
  • the at least one thermal connector comprises a surface enlargement means for improving heat dissipation or heat absorption, wherein the surface enlargement means is formed within the closed region of the heat transfer unit and protrudes into it and/or is formed outside the closed region of the heat transfer unit and points away from the closed space of the heat transfer unit.
  • a rod and/or a plate can be provided with a capillary layer, wherein the capillary layer increases the surface area of the rod and/or the plate.
  • the heat transfer can be improved by the outer jacket and/or the inner jacket comprising a thermally conductive element, in particular a thermally conductive layer, whose thermal conductivity is higher than that of the material of the outer jacket or the inner jacket.
  • a thermally conductive element in particular a thermally conductive layer, whose thermal conductivity is higher than that of the material of the outer jacket or the inner jacket.
  • an inner wall of the outer jacket and/or an outer wall of the inner jacket can be copper-plated.
  • the endoscopic device further comprises a waste heat generating functional unit arranged and/or arrangeable at the distal shaft end, which is thermally coupled or thermally coupleable to the heat transfer unit, such that heat from the waste heat generating functional unit can be supplied to the heat transfer unit via the distal thermal connector.
  • the distal thermal connector may comprise the waste heat generating functional unit.
  • the distal thermal connector may be in indirect thermal contact with the waste heat generating functional unit via a solid body and/or via an external heat transport fluid.
  • the waste heat generating functional unit comprises an electrical
  • the waste heat generating functional unit can be controlled and/or controllable by means of wireless communication technology and/or controlled and/or controllable by means of a wired connection.
  • the at least one functional space can be designed to accommodate at least one functional unit that at least partially protrudes into the shaft inner section or passes through the shaft inner section.
  • the functional space can also accommodate the wired connection between a control of the functional unit and the functional unit.
  • the functional unit can protrude distally and/or proximally beyond the closed shaft interspace. Examples of a waste heat generating functional unit include a fiber optic bundle, a power conductor bundle, a surgical tool and/or a camera.
  • the functional unit can be the waste heat generating functional unit or any other desired functional unit.
  • the shaft inner section can accommodate a conventional heat pipe that is surrounded by a copper tube.
  • the outer surface of the copper tube of the heat pipe can then comprise a heat pipe copper outer jacket, to which the shaft intermediate space is connected.
  • the heat pipe copper outer jacket can be equipped with a further fluid transport layer, for example a capillary layer, for fluid transport.
  • the cross section of the endoscopic shaft is effectively utilized.
  • Fig. 1 is a schematic representation of an endoscope comprising an endoscopic device, an imaging device and an illumination device;
  • Fig. 3 is a schematic cross-sectional view of an embodiment of an endoscopic device according to the invention.
  • Fig. 7 is a schematic representation of another endoscopic device.
  • Fig. 1 shows a schematic representation of an endoscope 22 with an endoscopic imaging device 24.
  • the imaging device 24 is intended, for example, for examining a cavity.
  • the imaging device 24 also comprises an illumination device 26 and an illumination unit 28.
  • the illumination unit 28' is designed to supply illumination light to an optical interface 17.
  • an illumination device 26 and/or the illumination unit 28 can be arranged on a distal shaft end 30, as will be explained in more detail later. This arrangement can preferably be used if the illumination device 26 and/or the illumination unit 28 can be made very small, for example if miniaturized LED light sources are used.
  • the endoscope 22 further comprises a display unit on which images can be displayed that are based on image data that were captured by means of the imaging device 24. These can be video images, still images, overlays of different images, partial images, image sequences, etc.
  • the endoscope 22 further comprises a camera unit 32' and a shaft 10.
  • the camera unit 32 is coupled or can be coupled to a proximal shaft end 34, wherein the shaft 10 is optically coupled to the camera unit 32.
  • a camera unit 32 can be arranged on the distal shaft end 30. This arrangement can preferably be used if the camera unit 32 is miniaturized in such a way that it can be inserted into the shaft 10.
  • the camera unit 32 is connected to a controller 36 wirelessly or by wire.
  • the camera unit 32' comprises imaging sensors 38', in the present case, for example, a white light sensor 40' and a near-IR sensor 42'.
  • the imaging sensors 38' can generally have one or more at least spatially resolving light sensors/image sensors, for example at least one CMOS sensor and/or at least one CCD sensor.
  • the endoscope 22 comprises a filter unit 44' with optical filters 46', 48', 50'. Three optical filters are shown as an example, but it is understood that a different number can be used.
  • the filter unit 44' can be switched between a multispectral mode and a fluorescence mode. Furthermore, the filter unit 44' can also be switched to a white light mode and/or a hyperspectral mode. Alternatively or additionally, a filter unit 44 can be arranged on the distal shaft end 30. This arrangement can preferably be used if the filter unit 44 is miniaturized in such a way that it can be inserted into the shaft 10.
  • the filter unit 44 is connected to a controller 36 wirelessly or by wire.
  • the shaft 10 comprises several elements, as explained in the introduction with reference to the prior art and shown in the cross section of Figure 2.
  • a working channel a fluid channel 14, light guide bundle 16, a current guide bundle 18, image guide bundle and/or a rod lens system and a heat pipe 20 are arranged in the shaft 10.
  • Functional elements such as a surgical instrument and/or a lighting device 26 and/or a camera unit 32, can be guided by means of the working channel 12 from the proximal shaft end 34 to the distal shaft end 30 or can be permanently installed in the distal end 30.
  • the fluid channel 14 is designed to have a fluid flow through it and can therefore function as a rinsing channel and/or suction channel.
  • the endoscopic device 52 comprises a shaft 10, which is shown in Fig. 3 in cross section perpendicular to its longitudinal extent.
  • the shaft 10 comprises an outer jacket 54.
  • the outer jacket 54 at least partially surrounds a shaft inner section 55.
  • a fluid transport layer 56 is arranged on an inner surface of the outer jacket 54.
  • the shaft 10 comprises a functional space 58, which can, for example, fulfill the function of the working channel 12 described above and can be set up as a passage channel for the passage of surgical instruments.
  • the functional space 58 is surrounded on the circumference by an inner casing 60.
  • the fluid transport layer 56 is also arranged on an outer surface of the inner casing 60. In the exemplary embodiment shown, the fluid transport layer 56 lies directly on the outer casing 54 and/or the inner casing 60.
  • the shaft 10 in the embodiment shown in Fig. 3 comprises a second functional space 62 for receiving the optical fiber bundle 16 and/or current conductor bundle 18 and a third functional space 64 for forming a fluid channel 14.
  • the functional spaces 58, 62, 64 are designed as channels in the present case. It is understood that the shaft 10 can comprise any number of functional spaces 58, 62, 64 and is not limited to the exemplary representation of exactly three functional spaces 58, 62, 64.
  • the at least one functional space 58, 62, 64 arranged in the shaft 10 is surrounded by the inner casing 60 on the circumference.
  • a shaft intermediate space 66 is formed inside the outer casing 54 and outside the inner casing 60.
  • the fluid transport layer 56 extends into the shaft intermediate space 66.
  • the entirety or at least a section of the casing surfaces 54, 60 surrounding the shaft intermediate space 66 is covered by the fluid transport layer 56.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine endoskopische Vorrichtung (52), umfassend einen Schaft (10), wobei der Schaft (10) umfasst: - ein distales Schaftende (30) und ein dem distalen Schaftende (30) entgegengesetztes proximales Schaftende (34), - einen Außenmantel (54), der sich von dem distalen Schaftende (30) zu dem proximalen Schaftende (34) erstreckt, - einen Schaftinnenabschnitt (55), der zumindest teilweise von dem Außenmantel (54) umfangsseitig umschlossen ist und zwischen dem distalen und dem proximalen Schaftende (30, 34) angeordnet ist, - zumindest einen Innenmantel (60), der sich zumindest teilweise in dem Schaftinnenabschnitt (55) erstreckt und der zumindest einen Funktionsraum (58, 62, 64) definiert; und - einen in dem Schaftinnenabschnitt (55) und außerhalb des Funktionsraums (58, 62, 64) angeordneten, abgeschlossenen Schaftzwischenraum (66), in dem eine Wärmeübertragungseinheit angeordnet ist, die den Schaftzwischenraum (66) zu wenigstens einem Großteil ausfüllt und dazu eingerichtet ist, Wärme von dem distalen Schaftende (30) abzuführen.

Description

Endoskopische Vorrichtung und Endoskop
Die Erfindung betrifft eine endoskopische Vorrichtung und ein Endoskop, das die endoskopische Vorrichtung umfasst.
Aus dem Stand der Technik sind endoskopische Vorrichtungen mit einem Schaft bekannt. Der Schaft ist üblicherweise ein lang gestrecktes Element, ähnlich einem Rohr, das zur Einführung in einen körperinneren Hohlraum eines menschlichen oder tierischen Körpers durch eine natürliche oder eine künstlich geschaffene Körperöffnung vorgesehen ist. Meist ist der Schaft starr ausgebildet und ist mit einem Handgriff oder einer anderen Vorrichtung zum Betätigen des Schafts gekoppelt oder koppelbar. Der Schaft ist herkömmlicherweise innen hohl ausgebildet, so dass durch diesen funktionelle Einheiten hindurchführbar sind.
Ein Querschnitt durch einen endoskopischen Schaft gemäß dem Stand der Technik ist in Figur 2 dargestellt. Durch den Schaft 10 können sich beispielsweise die funktionellen Einheiten, wie ein Arbeitskanal 12, ein Fluidkanal 14, ein Lichtleiterbündel 16, ein Stromleiterbündel 18, ein Bildleiterbündel und/oder ein Stablinsensystem erstrecken. Darüber hinaus ist aus der deutschen Patentanmeldung DE 10 2019 003 839 A1 ein endoskopischer Schaft bekannt, durch den sich zumindest teilweise zwei Wärmerohre (Heatpipe 20) erstrecken, um Wärme von einem Kopfende des Schafts abzuführen. Die Wärmerohre sind in eine Bohrung in dem Schaftrohr eingebettet. Ferner sind die Wärmerohre mit einem Handstück des Endoskops mittels eines Wärmeleitklebers thermisch gekoppelt, sodass die am Kopfende des Schafts aufgenommene Wärme an das Handstück abgegeben werden kann. Wärmerohre wirken jedoch auch bereits durch ihre Wärmeabgabe über die Oberfläche entlang ihrer Längsausdehnung.
Wärmerohre oder sogenannte Heatpipes sind aus dem Stand der Technik bekannt. Sie sind meistens aus einem hermetisch abgeschlossenen Kupferrohr ausgebildet, in dessen Inneren sich eine kapillare Schicht und ein Hohlraum zum Austausch von Gasen befinden. Für die Wärmeübertragung wird die Verdampfungsenthalpie eines sich in dem Kupferrohr befindlichen Arbeitsmediums, beispielsweise Wasser, Aceton oder Ammoniak, genutzt. Es kann ferner eine Mischung aus Flüssigkeiten und/oder Gasen sein. Bei einem Wärmeeintrag über den Siedepunkt des Arbeitsmediums beginnt dieses zu verdampfen, was zu einer lokalen Druckerhöhung führt. Folglich strömt der Dampf in Bereiche mit niedrigerem Druck. In diesen Bereichen mit niedrigerem Druck sinkt die Temperatur des Arbeitsmediums unterhalb des Siedepunktes ab, wodurch das Arbeitsmedium kondensiert und Energie an den Mantel der Heatpipe abgegeben wird. Dies geschieht vor allem in den Bereichen, an denen die Heatpipe gekühlt wird. Das kondensierte Arbeitsmedium wird dann durch die kapillare Schicht und unter der Wirkung von Adhäsionskräften in Richtung des erwärmten Bereichs der Heatpipe zurückgeführt.
Die Verwendung von herkömmlichen Heatpipes zur Abführung von Wärme in einem endoskopischen Schaft hat den Nachteil, dass die Heatpipes einen großen Platzbedarf haben und somit den Schaftdurchmesser erhöhen oder den Arbeitsraum für beispielsweise die Durchführung funktioneller Einheiten verringern. Darüber hinaus erhöhen die Heatpipes das Gewicht des Schafts, wodurch dessen Handhabbarkeit erschwert wird. Dieses zusätzliche Gewicht ist ferner durch den Schaft, insbesondere dessen Außenmantel, zu tragen. Die meist aus Kupferrohren hergestellten Heatpipes tragen dabei nahezu nicht zu der gewünschten Stabilität des Schafts bei, was der leichten Verformbarkeit von Kupfermaterialien geschuldet ist. Folglich ist für eine gewünschte starre Ausbildung des endoskopischen Schafts mit darin angeordneten Heatpipes der Schaft sehr stabil auszubilden, was zu einer weiteren Gewichtserhöhung beiträgt.
Moderne endoskopische Schäfte verlangen jedoch nach technischen Lösungen zur Wärmeabfuhr, da die fortschreitende Miniaturisierung von bildgebenden Vorrichtungen, von Computerchips und von Beleuchtungseinheiten die Möglichkeit bietet, immer mehr Abwärme erzeugende Funktionseinheiten an das Kopfende (distale Ende) des endoskopischen Schafts anzuordnen. So kann beispielsweise eine LED-Kamera am distalen Schaftende des Schafts angeordnet werden. Auf diese Weise wird viel Platz gespart und die Qualität der Bildgebung verbessert. Gleichzeitig entsteht eine hohe Verlustwärme im Betrieb der Kamera sowie weiterer distal angeordneter miniaturisierter Funktionseinheiten, wie beispielsweise von LED- Leuchten.
Ausgehend vom Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine konstruktiv effiziente Wärmetransportstruktur bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine endoskopische Vorrichtung und ein Endoskop, wie sie hierin beschrieben und in den Ansprüchen definiert sind. Durch die erfindungsgemäßen Merkmale wird eine Wärmetransportstruktur bereitgestellt, die konstruktiv effizient ist, insbesondere hinsichtlich einer Wirksamkeit der Wärmeübertragung, einer Ausnutzung vorhandenen Bauraums und eines hohen Grads an Stabilität bei zugleich geringem Gewicht. Es können eine endoskopische Vorrichtung und ein Endoskop mit einer effektiven Wärmeabgabe bereitgestellt werden. Zudem kann eine gute Handhabbarkeit der endoskopischen Vorrichtung in Bezug auf eine kompakte, starre und leichte Ausbildung der endoskopischen Vorrichtung gewährleistet werden. Es kann eine effiziente Lösung zur Kühlung des Schafts bereitgestellt werden, um eine Überhitzung in Gewebebereichen bei chirurgischen Verfahren und eine damit einhergehende Verletzung des Gewebes zu vermeiden. Zudem kann der Bedarf nach immer besserer Beleuchtungsqualität, Bildschärfe und originalgetreuer Farbgebung durch den Einsatz miniaturisierter Funktionseinheiten am distalen Schaftende bedient werden.
Die endoskopische Vorrichtung umfasst einen Schaft, der ein distales Schaftende und ein dem distalen Schaftende entgegengesetztes proximales Schaftende umfasst. Der Schaft ist vorzugsweise ein sich in Längsrichtung erstreckender Schaft, beispielsweise in Form eines Rohres oder eines Stabs. Der Schaft ist vorzugsweise starr ausgebildet und kann gebogen sein.
Der Schaft umfasst ferner einen Außenmantel, der sich von dem distalen Schaftende zu dem proximalen Schaftende erstreckt, einen Schaftinnenabschnitt, der zumindest teilweise von dem Außenmantel umfangsseitig umschlossen ist und zwischen dem distalen und dem proximalen Schaftende angeordnet ist. Der Schaftinnenabschnitt kann an seinen Längsenden verschlossen sein. Beispielsweise kann der Schaftinnenabschnitt ein abgeschlossener oder hermetisch abgeschlossener Abschnitt sein.
Ferner umfasst der Schaft zumindest einen Innenmantel, der sich zumindest teilweise in dem Schaftinnen abschnitt erstreckt und der zumindest einen Funktionsraum definiert. In einer Ausführungsform kann/können sich der Innenmantel oder/und der Funktionsraum von dem distalen Schaftende zu dem proximalen Schaftende zumindest teilweise durch den Schaftinnen abschnitt hindurch erstrecken. Der Funktionsraum kann somit auch als Durchführungskanal bezeichnet werden. Somit kann eine endoskopische Funktionseinheit vom distalen Schaftende zum proximalen Schaftende durch den als Durchführungskanal ausgebildeten Funktionsraum führbar sein. Die endoskopische Funktionseinheit kann beispielsweise ein Arbeitskanalrohr, ein Fluidkanalrohr, ein Lichtleiterbündel, ein Stromleiterbündel oder eine herkömmliche Heatpipe sein. Der Funktionsraum kann auch alternativ als ein Spülkanal oder/und Saugkanal zum Zuführen oder/und Abführen von Fluiden eingerichtet sein. Auch in diesem Fall kann der Funktionsraum ein Durchführungskanal sein. Der zumindest eine Funktionsraum kann beispielsweise stabförmig oder rohrförmig sein oder/und kann der Form des Schafts entsprechend gebogen sein. Der Funktionsraum kann eine oder mehrere endoskopische Funktionseinheiten aufnehmen.
In einigen Ausführungsformen kann/können sich der Innenmantel oder/und Funktionsraum teilweise in den Schaft hinein erstrecken, beispielsweise an einem proximalen Ende in diesen hinein erstrecken. Dies eignet sich beispielsweise zur Aufnahme einer endoskopischen Funktionseinheit, die beispielsweise zur drahtlosen Datenübertragung eingerichtet ist. Beispielhafte Funktionseinheiten sind eine Beleuchtungsvorrichtung, eine Kamera oder/und ein Kamera-Chip. Die endoskopische Funktionseinheit kann an dem distalen Schaftende angeordnet sein. Der Funktionsraum kann eine beliebige Form aufweisen, beispielsweise die Form eines Sacklochs aufweisen oder eine viereckige oder halbrunde Aussparung sein.
In einigen Ausführungsformen kann wenigstens ein Funktionsraum als Durchführungskanal ausgebildet sein und sich wenigstens ein weiterer Funktionsraum in den Schaft hinein erstrecken, ohne diesen vollständig zu durchtreten.
Darüber hinaus umfasst der Schaft einen in dem Schaftinnenabschnitt und außerhalb des Funktionsraums angeordneten, abgeschlossen Schaftzwischenraum, in dem eine Wärmeübertragungseinheit angeordnet ist, die den Schaftzwischenraum zu wenigstens einem Großteil ausfüllt und dazu eingerichtet ist, Wärme von dem distalen Schaftende abzuführen. Unter dem Ausdruck "zu wenigstens einem Großteil" soll dabei insbesondere zumindest zu 55 %, vorzugsweise zumindest zu 65 %, bevorzugt zumindest zu 75 %, besonders bevorzugt zumindest zu 85 % und ganz besonders bevorzugt zumindest zu 95 %, sowie vorteilhaft vollständig verstanden werden und zwar insbesondere mit Bezug auf ein Volumen und/oder eine Masse eines Objekts. In einer Ausführungsform kann der Schaftzwischenraum hermetisch abgeschlossen sein.
Der abgeschlossene Schaftzwischenraum mit der darin angeordneten Wärmeübertragungseinheit kann eine Heatpipe ausbilden. Eine Heatpipe zeichnet sich dadurch aus, dass diese einen effizienten Energietransport, d.h. Wärmetransport, ermöglicht. Es versteht sich, dass die ausgebildete Heatpipe auf den gleichen physikalischen Gesetzmäßigkeiten wie herkömmliche Heatpipes beruht. Der Unterschied kann jedoch darin bestehen, dass die ausgebildete Heatpipe in den endoskopischen Schaft integriert ist und folglich zur Bauraumeinsparung, Kosteneinsparung und Gewichtseinsparung der endoskopischen Vorrichtung beiträgt.
Die Wärmeübertragungseinheit kann in dem Schaftinnenabschnitt, aber außerhalb des zumindest einen Funktionsraums angeordnet sein. Auf diese Weise kann die Wärmeübertragungseinheit platzsparend in den Schaft integriert werden. Darüber hinaus ist es möglich, die Wärmeübertragungseinheit ohne ein Kupferrohr auszubilden, wodurch eine Gewichtserhöhung des Schafts vermieden wird.
In einigen Ausführungsformen steht die Wärmeübertragungseinheit mit dem Außenmantel oder/und dem Innenmantel direkt und/oder unmittelbar, insbesondere flächig, in Kontakt. Alternativ kann die Wärmeübertragungseinheit zumindest teilweise integral mit dem Außenmantel oder/und dem Innenmantel ausgebildet sein. „Integral“ kann im Rahmen dieser Offenbarung einstückig und/oder einteilig und/oder direkt miteinander verbunden bedeuten.
Die Wärmeübertragungseinheit bzw. der Schaftzwischenraum ist vorzugsweise distal und proximal mittels eines Abschlusses hermetisch abgeschlossen. Es kann folglich ein abgeschlossener, vorzugsweise hermetisch abgeschlossener, Schaftzwischenraum zwischen dem Außenmantel, dem Innenmantel sowie dem proximalen und distalen Abschluss der Wärmeübertragungseinheit ausgebildet sein.
Mittels der Wärmeübertragungseinheit bzw. der ausgebildeten Heatpipe können entgegengesetzte distale und proximale Schaftenden thermisch miteinander gekoppelt sein, wodurch beispielsweise Wärme von dem distalen Schaftende zu dem proximalen Schaftende abgeführt werden kann. Ferner kann Wärme entlang der Längserstreckung des Schafts über den Außenmantel des Schafts mittels der Wärmeübertragungseinheit bzw. der ausgebildeten Heatpipe abgegeben werden.
In einigen Ausführungsformen umfasst die Wärmeübertragungseinheit ein Gasaustauschvolumen und eine Fluidtransportschicht. Die Fluidtransportschicht kann zumindest ein poröses Element umfassen und/oder als ein solches ausgebildet sein, wie beispielsweise eine Kapillarschicht. Der gesamte Schaftzwischenraum kann als Gasaustauschvolumen verwendet werden und zumindest ein Teil, insbesondere zumindest ein Großteil, der Flächen, die den Schaftzwischenraum begrenzen, kann als Fluidtransportschicht ausgelegt sein. In anderen Worten ausgedrückt, das Gasaustauschvolumen und die Fluidtransportschicht können in dem Schaftzwischenraum angeordnet sein. Auf diese Weise wird der ohnehin in dem Schaft zur Verfügung stehende Schaftzwischenraum effektiv für den Wärmetransport genutzt und die Bereitstellung der Wärmeübertragungseinheit erfordert keinen zusätzlichen Raum in dem Schaft.
In einigen Ausführungsformen ist die Fluidtransportschicht an einer Innenfläche des Außenmantels angeordnet oder/und an einer Außenfläche des Innenmantels angeordnet. Folglich kann sich die Fluidtransportschicht in dem Schaftzwischenraum befinden und kann in diesen hineinragen. Vorzugsweise sind die Fluidtransportschicht und der Außenmantel bzw. der Innenmantel integral ausgebildet. Zumindest ein Abschnitt der Innenfläche des Außenmantels oder/und zumindest ein Abschnitt der Außenfläche des Innenmantels kann von der Fluidtransportschicht bedeckt sein. Auf diese Weise werden ohnehin zur Verfügung stehende Manteloberflächen in dem Schaftzwischenraum effektiv genutzt zur Ausbildung der Wärmeübertragungseinheit. Der Außenmantel oder/und der Innenmantel übernimmt/übernehmen somit insbesondere eine Doppelfunktion, dem Schaft wird Stabilität verliehen und zudem wird ein kapillarer Fluidtransport für die Wärmeübertragungseinheit ausgebildet.
Ferner kann eine solche Ausbildung der Wärmeübertragungseinheit zur Gewichtsersparnis beitragen im Vergleich zu dem zusätzlichen Gewicht beim Einsatz herkömmlicher Heatpipes, deren Kupfer-Außenmantel dem Schaft keine zusätzliche Stabilität verleiht, sondern diesen sogar mit zusätzlichem Gewicht beansprucht und folglich die Stabilität reduziert. Auf die Materialwahl bezogen bedeutet dies, dass herkömmlich in Heatpipes verwendete Kupferrohre wenig zur Stabilität des Schafts beitragen, da diese leicht verformbar sind. Werden keine zusätzlichen Kupferrohre für die Heatpipe benötigt, da die Heatpipe in den Schaft bzw. dessen Außenmantel integriert ist, fällt das Gewicht der Kupferrohre weg. Der Schaft wird stabiler. Wird zudem der Innenmantel aus Stahl, insbesondere rostfreiem Stahl, gefertigt und ebenfalls zur Ausbildung der Heatpipe genutzt, wird die Effektivität des Wärmetransports erhöht. Zudem tragen weitere Stahlrohre innerhalb des Schafts zusätzlich zur Stabilität bei.
Es kann ferner von Vorteil sein, wenn die Fluidtransportschicht direkt und/oder unmittelbar an einer Innenfläche des Innenmantels angeordnet ist. Darüber hinaus kann eine Zwischenschicht, beispielsweise eine Haftschicht, zumindest abschnittsweise zwischen dem Außenmantel oder/und dem Innenmantel und der Fluidtransportschicht ausgebildet sein. Die Zwischenschicht kann einerseits die Wärmeübertragung an den jeweiligen Mantel verbessern und andererseits für einen besseren Verbund zwischen der Fluidtransportschicht und dem jeweiligen Mantel beitragen.
Alternativ oder zusätzlich kann die Fluidtransportschicht zumindest abschnittsweise direkt auf den Außenmantel bzw. Innenmantel aufgebracht sein, z.B. durch Furchung, Kaltverformung, Prägung, Zerspanung, Schleifen oder anderweitige oberflächenvergrößernde Verfahren. Die Fluidtransportschicht kann ferner durch chemische Veränderung und/oder topographische Strukturierung der Oberfläche ausgebildet oder optimiert sein.
Die Fluidtransportschicht kann eine Dochtstruktur aufweisen oder/und Furchen aufweisen. Die Fluidtransportschicht kann zumindest abschnittsweise als schwammige Struktur aufgebaut sein, beispielsweise mittels eines Sinterverfahrens hergestellt sein. Die Fluidtransportschicht kann eine Gewebestruktur oder eine Faserstruktur umfassen.
Ferner kann die Wärmeübertragungseinheit mindestens ein Wärmetransportmittel umfassen. Das Wärmetransportmittel kann auf Gasaustausch, Flüssigkeitstransport und Verdampfungsenthalpie des Wärmetransportmittels basieren. Das verdampfbare Wärmetransportmittel kann frei beweglich in dem Gasaustauschvolumen und der Fluidtransportschicht der Wärmeübertragungseinheit vorliegen. Die Menge an verdampfbaren Wärmetransportmittel wird durch das Gesamtvolumen der Wärmeübertragungseinheit und die Dimension der Fluidtransportschicht bestimmt. Das Wärmetransportmittel kann in der Fluidschicht und in dem Gasaustauschvolumen vorliegen. Das Wärmetransportmittel umfasst beispielsweise Wasser, Aceton oder Ammoniak. Es kann ferner eine Mischung aus Flüssigkeiten und/oder Gasen sein.
Für eine bauraumeffiziente Anordnung kann wenigstens 90 %, vorzugsweise wenigstens 95 %, einer Querschnittsfläche des Schaftzwischenraums zwischen dem Außenmantel und dem wenigstens einem Innenmantel mit der Fluidtransportschicht und dem Wärmetransportmittel ausgefüllt sein. In einigen Ausführungsformen kann die endoskopische Vorrichtung ferner wenigstens eines aus einem proximalen und einem distalen thermischen Anschlussstück zur Wärmeabgabe bzw. Wärmeaufnahme umfassen. Die Wärmeabgabe, beispielsweise in Form von thermischer Energie, kann von der Wärmeübertragungseinheit an eine mit dem thermischen Anschlussstück thermisch gekoppelten Wärmesenke erfolgen. Die Wärmeübertragungseinheit kann beispielsweise Wärme aufnehmen von einer mit dem Anschlussstück thermisch gekoppelten Abwärme erzeugenden Funktionseinheit, z.B. einem CMOS Chip, einer Beleuchtungseinheit, einer Bildaufnahmevorrichtung, einem Funksender, einem Signalverstärker oder einem LichtsenderZ-empfänger für eine faseroptische Datenübertragung. Das thermische Anschlussstück verbessert eine lokale Wärmeverteilung und Wärmeübertragung zwischen der Wärmeübertragungseinheit und einem sich daran anschließenden weiteren Element. Durch die Verwendung eines thermischen Anschlussstückes kann eine Wärmeübertragung erzielt werden. ,. Das thermische Anschlussstück kann über den Schaftinnenabschnitt hinausragen oder/und sich in den Schaftzwischenraum erstrecken. Der Schaftzwischenraum kann mittels des thermischen Anschlussstücks verschlossen, vorzugsweise hermetisch verschlossen, sein. Das thermische Anschlussstück kann der distale oder/und proximale Abschluss der Wärmeübertragungseinheit bzw. des Schaftzwischenraums sein.
Eine weitere Verbesserung der Wärmeübertragung kann erzielt werden, indem das wenigstens eine thermische Anschlussstück ein Oberflächenvergrößerungsmittel zur Verbesserung der Wärmeabgabe bzw. Wärmeaufnahme umfasst, wobei das Oberflächenvergrößerungsmittel innerhalb des abgeschlossenen Bereichs der Wärmeübertragungseinheit ausgebildet ist und in diesen hineinragt oder/und außerhalb des abgeschlossenen Bereichs der Wärmeübertragungseinheit ausgebildet ist und von dem abgeschlossenen Raum der Wärmeübertragungseinheit weg weist.
Unter dem Begriff Oberflächenvergrößerungsmittel können alle denkbaren Oberflächenvergrößerungsstrukturen fallen, wie zum Beispiel Sacklöcher, Stäbe, Röhrchen, Drähte, Platte/Blech, wenigstens eine zusammengerollte PGS- Wärmeleitfolie, eine metallisierte Einheit, eine metallisierte PGS-Wärmeleitfolie, z.B. galvanisch verkupfert, mit einer Graphenschicht versehen oder mit einer pyrolythischen Graphitfolie versehen. Ferner stellt eine Kapillarschicht an der Oberfläche ein Oberflächenvergrößerungsmittel dar. Das Oberflächenvergrößerungsmittel kann eine Fluidtransportschicht umfassen und/oder kann in unmittelbarer Nähe zu einer solchen angeordnet sein.
Beispielsweise kann ein Stab oder/und eine Platte mit einer Kapillarschicht versehen sein, wobei die Kapillarschicht die Oberfläche des Stabs oder/und der Platte vergrößert.
Eine weitere Verbesserung der Wärmeübertragung kann erzielt werden, indem das Oberflächenvergrößerungsmittel aus einem thermisch leitfähigen Material hergestellt ist. Geeignete thermisch leitfähige Materialien umfassen Kupfer, Kupfer-Legierungen, Silber, Gold, Aluminium, Graphit oder Graphen.
Zusätzlich oder alternativ kann die Wärmeübertragung verbessert werden, indem der Außenmantel oder/und der Innenmantel ein thermisch leitfähiges Element, insbesondere eine thermisch leitfähige Schicht, umfasst, deren thermische Leitfähigkeit höher ist als diejenige des Materials des Außenmantels bzw. des Innenmantels. Beispielsweise kann eine Innenwand des Außenmantels oder/und eine Außenwand des Innenmantels verkupfert sein.
Der Außenmantel oder/und der Innenmantel können aus rostfreiem Stahl, z.B. Edelstahl, medizinischem Stahl, autoklavierbaren Stahl, hergestellt sein. Edelstahl hat den Vorteil, dass es korrosionsbeständig und mechanisch belastbar, d.h. hart und stabil, ist.
In einigen Ausführungsformen umfasst die endoskopische Vorrichtung ferner eine an dem distalen Schaftende angeordnete und/oder anordenbare Abwärme erzeugende Funktionseinheit, die mit der Wärmeübertragungseinheit thermisch gekoppelt oder thermisch koppelbar ist, so dass Wärme von der Abwärme erzeugenden Funktionseinheit über das distale thermische Anschlussstück der Wärmeübertragungseinheit zuführbar ist.
In einer Ausführungsform kann das distale thermische Anschlussstück die Abwärme erzeugende Funktionseinheit umfassen. Alternativ kann das distale thermische Anschlussstück in indirektem thermischem Kontakt mit der Abwärme erzeugenden Funktionseinheit stehen über einen Festkörper oder/und über ein äußeres Wärmetransportfluid.
Beispielsweise umfasst die Abwärme erzeugende Funktionseinheit eine elektrische
Funktionseinheit. Die elektrische Funktionseinheit umfasst vorzugsweise wenigstens einen CMOS Chip, wenigstens eine Beleuchtungseinheit, wenigstens eine Wirkeinheit oder/und wenigstens eine Kameraeinheit. Die Wirkeinheit kann einen Fräser, Laser, HF-Applikator, US-Applikator, thermischen Applikator, eine Medikamentiereinheit, ein Skalpell, eine Zange, eine Schere etc. umfassen. Zur Realisierung einer Stereoaufnahme beispielsweise am distalen Schaftende kann die elektrische Funktionseinheit mehrere CMOS Chips umfassen. Die Beleuchtungseinheit kann mehrere LEDs umfassen, die sich in ihrer Wellenlänge unterscheiden, um unterschiedliche Aspekte zu beleuchten und die Lichtwärme einzustellen. Die Wirkeinheit kann eine Lasereinheit zum Laserschneiden von Gewebe sein. Die elektrische Funktionseinheit kann dazu eingerichtet sein, eine multispektrale Bildgebung zu ermöglichen, und zu diesem Zweck beispielsweise eine multispektrale Kamera umfassen. Beispielsweise können mehrere LEDs verwendet werden, um einen Multispektralmodus, einen Fluoreszenzmodus, einen Weißlichtmodus oder/und einen Hyperspektralmodus bereitzustellen.
Die Abwärme erzeugende Funktionseinheit kann mittels einer drahtlosen Kommunikationstechnik angesteuert und/oder ansteuerbar sein oder/und mittels einer drahtgebundenen Verbindung angesteuert und/oder ansteuerbar sein. Der wenigstens eine Funktionsraum kann dazu eingerichtet sein, wenigstens eine Funktionseinheit aufzunehmen, die zumindest teilweise in den Schaftinnenabschnitt hineinragt oder den Schaftinnen abschnitt durchtritt. In einer Ausführungsform kann der Funktionsraum ferner die drahtgebundene Verbindung zwischen einer Steuerung der Funktionseinheit und der Funktionseinheit aufnehmen. Die Funktionseinheit kann den abgeschlossenen Schaftzwischenraum distal oder/und proximal überragen. Beispiele einer Abwärme erzeugenden Funktionseinheit umfassen ein Lichtleiterbündel, ein Stromleiterbündel, ein Operationswerkzeug oder/und eine Kamera. Bei der Funktionseinheit kann es sich um die Abwärme erzeugende Funktionseinheit oder eine andere beliebige Funktionseinheit handeln.
In einigen Ausführungsformen kann der Schaftinnenabschnitt eine herkömmliche Heatpipe aufnehmen, die von einem Kupferrohr umgeben ist. Der Außenhandel des Kupferrohres der Heatpipe kann dann einen Heatpipe-Kupfer-Außenmantel umfassen, an denen sich der Schaftzwischenraum anschließt. Dabei kann der Heatpipe-Kupfer-Außenmantel mit einer weiteren Fluidtransportschicht, beispielsweise einer Kapillarschicht, zum Fluidtransport ausgerüstet sein. Bei einer solchen Ausführungsform wird der Querschnitt des endoskopischen Schafts effektiv ausgenutzt. Durch die Verwendung einer zusätzlichen herkömmlichen Heatpipe, die in dem Schaftinnenabschnitt angeordnet ist, können zwei verschiedene Wärmetransportfluide verwendet werden, die sich beispielsweise in ihrem Verhalten unterscheiden, d. h., deren Dampfdruckkurven, Temperaturbereiche, Viskositäten, Verdampfungsenthalpien oder Einflüsse der Schwerkraft auf die kapillare Fluidleitung können unterschiedlich sein. Dies kann von Vorteil sein bei der Maximierung der Wärmeabführung, da die unterschiedlichen Wärmetransportfluide besser an unterschiedliche Verhältnisse anpassbar sind. Ferner könnte der Zusammenbruch des Wärmetransports bei einer thermischen Überlastung kontinuierlich bzw. in Stufen erfolgen, sodass der Zusammenbruch des Wärmetransportes rechtzeitig erkannt und somit rechtzeitig eine Drosselung der abzuführenden Verlustwärme bewirkt werden kann, um Schaden durch Überhitzung vorzubeugen.
Vorzugsweise sind sämtliche durch den Schaftinnenabschnitt zu führende und/oder darin aufzunehmende Funktionseinheiten in dem wenigsten einem Funktionsraum angeordnet und mittels des Innenmantels gegenüber dem Schaftzwischenraum abgeschlossen, vorzugsweise hermetisch abgeschlossen. Die Funktionseinheiten können die Abwärme erzeugende Funktionseinheit oder eine andere beliebige Funktionseinheit umfassen.
Die endoskopische Vorrichtung kann ferner eine Handhabe umfassen, die mit dem proximalen Schaftende oder einem dem proximalen Schaftende benachbarten Bereich gekoppelt oder koppelbar ist. Die Handhabe ist beispielsweise ein Handstück, das mit der endoskopischen Vorrichtung funktionell koppelbar ist. Die Handhabe kann Betätigungselemente umfassen, um die in dem Schaftinnenabschnitt aufgenommenen Funktionseinheiten zu betätigen.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die endoskopische Vorrichtung oder wenigstens dessen Schaft autoklavierbar.
Gemäß einem weiteren Aspekt umfasst die Erfindung ein Endoskop, das eine endoskopische Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche umfasst. Es ergeben sich daher die vorstehend zu der endoskopischen Vorrichtung dargelegten Ausführungsformen und Vorteile gleichermaßen für das Endoskop.
Ein erfindungsgemäßes Endoskop kann dazu dienen, Wärme von Instrumenten, wie zum Beispiel einem Skalpell, einer Zange, einer Schere, usw., in der Hochfrequenz- Chirurgie abzuführen. Auf diese Weise kann vermieden werden, dass mit dem Endoskop behandelte Gewebe verbrennen oder an dem Endoskop, insbesondere an dem proximalen Schaftende des Schafs, haften bleiben.
Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand der beigefügten Figuren beispielhaft beschrieben. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und im Rahmen der Ansprüche sinnvollen Kombination verwenden.
Falls in einem bestimmten Objekt mehr als ein Exemplar vorhanden ist, ist gegebenenfalls nur eines davon in den Figuren und in der Beschreibung mit einem Bezugszeichen versehen. Die Beschreibung dieses Exemplars kann entsprechend auf die anderen Exemplare von dem Objekt übertragen werden. Sind Objekte insbesondere mittels Zahlenwörtern, wie beispielsweise erstes, zweites, drittes Objekt usw. benannt, denen diese der Benennung und/oder Zuordnung von Objekten.
Demnach können beispielsweise ein erstes Objekt und ein drittes Objekt, jedoch kein zweites Objekt umfasst sein. Allerdings könnten anhand von Zahlen dann zusätzlich auch eine Anzahl und/oder eine Reihenfolge von Objekten ableitbar sein.
Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Endoskops, umfassend eine endoskopische Vorrichtung, eine Bildgebungsvorrichtung und eine Beleuchtungsvorrichtung;
Fig. 2 eine schematische Querschnittsdarstellung eines endoskopischen Schafts gemäß dem Stand der Technik;
Fig. 3 eine schematische Querschnittsdarstellung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen endoskopischen Vorrichtung;
Fig. 4 eine schematische Querschnittsdarstellung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen endoskopischen Vorrichtung;
Fig. 5a-5b eine schematische Darstellung eines Längsschnitts durch eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen endoskopischen Vorrichtung; Fig. 6a-6b eine schematische Darstellung eines Längsschnitts durch eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen endoskopischen Vorrichtung; und
Fig. 7 eine schematische Darstellung einer weiteren endoskopischen Vorrichtung.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Endoskops 22 mit einer endoskopischen Bildgebungsvorrichtung 24. Die Bildgebungsvorrichtung 24 ist beispielsweise zur Untersuchung einer Kavität vorgesehen. Ferner umfasst die Bildgebungsvorrichtung 24 eine Beleuchtungsvorrichtung 26 und eine Beleuchtungseinheit 28. Die Beleuchtungseinheit 28‘ ist dazu eingerichtet, Beleuchtungslicht an eine optische Schnittstelle 17 zu liefern. Alternativ oder zusätzlich kann eine Beleuchtungsvorrichtung 26 oder/und die Beleuchtungseinheit 28 an einem distalen Schaftende 30 angeordnet sein, wie später genauer erläutert wird. Diese Anordnung ist bevorzugt einsetzbar, wenn die Beleuchtungsvorrichtung 26 oder/und die Beleuchtungseinheit 28 sehr klein ausführbar ist, beispielsweise miniaturisierte LED-Leuchtquellen verwendet werden.
Das Endoskop 22 umfasst im dargestellten Fall ferner eine Anzeigeeinheit, auf der Bilder angezeigt werden können, die auf Bilddaten beruhen, die mittels der Bildgebungsvorrichtung 24 erfasst wurden. Hierbei kann es sich um Videobilder, Standbilder, Überlagerungen unterschiedlicher Bilder, Teilbilder, Bildsequenzen etc. handeln.
Ferner umfasst das Endoskop 22 eine Kameraeinheit 32‘ und einen Schaft 10. In Fig. 1 ist die Kameraeinheit 32 an ein proximales Schaftende 34 gekoppelt oder koppelbar, wobei der Schaft 10 optisch an die Kameraeinheit 32 angekoppelt ist. Alternativ oder zusätzlich kann eine Kameraeinheit 32 an dem distalen Schaftende 30 angeordnet sein. Diese Anordnung ist bevorzugt einsetzbar, wenn die Kameraeinheit 32 derart miniaturisiert ist, dass diese in den Schaft 10 einsetzbar ist. Die Kameraeinheit 32 ist mit einer Steuerung 36 drahtlos oder drahtgebunden verbunden.
Die Kameraeinheit 32‘ umfasst Bildgebungssensorik 38‘, im vorliegenden Fall beispielhaft einen Weißlichtsensor 40‘ und einen Nah-IR-Sensor 42‘. Die Bildgebungssensorik 38‘ kann allgemein ausgedrückt einen oder mehrerer wenigstens räumlich auflösende Lichtsensoren/Bildsensoren aufweisen, beispielsweise zumindest einen CMOS-Sensor und/oder zumindest einen CCD- Sensor.
Das Endoskop 22 umfasst eine Filtereinheit 44‘ mit optischen Filtern 46‘, 48‘, 50‘. Exemplarisch sind drei optische Filter dargestellt, es versteht sich jedoch, dass eine andere Anzahl verwendet werden kann. Die Filtereinheit 44‘ ist zwischen einem Multispektralmodus und einem Fluoreszenzmodus umschaltbar. Ferner kann die Filtereinheit 44‘ zusätzlich in einen Weißlichtmodus und/oder in einen Hyperspektralmodus schaltbar sein. Alternativ oder zusätzlich kann eine Filtereinheit 44 an dem distalen Schaftende 30 angeordnet sein. Diese Anordnung ist bevorzugt einsetzbar, wenn die Filtereinheit 44 derart miniaturisiert ist, dass diese in den Schaft 10 einsetzbar ist. Die Filtereinheit 44 ist mit einer Steuerung 36 drahtlos oder drahtgebunden verbunden.
Der Schaft 10 umfasst mehrere Elemente, wie beispielsweise einleitend in Bezug auf den Stand der Technik ausgeführt und in dem Querschnitt von Figur 2 dargestellt ist. In dem Schaft 10 sind eines oder mehrere aus einem Arbeitskanal, einem Fluidkanal 14, Lichtleiterbündel 16, einem Stromleiterbündel 18, Bildleiterbündel und/oder ein Stablinsensystem und einer Heatpipe 20 angeordnet. Funktionselemente, wie beispielsweise ein chirurgisches Instrument oder/und eine Beleuchtungsvorrichtung 26 oder/und eine Kameraeinheit 32, können mittels des Arbeitskanals 12 von dem proximalen Schaftende 34 zu dem distalen Schaftende 30 geführt oder fest im Distalende 30 verbaut werden. Der Fluidkanal 14 ist dazu eingerichtet, von einem Fluid durchströmt zu werden, und kann folglich als Spühlkanal oder/und Saugkanal funktionieren. Das Lichtleiterbündel 16 ist dazu eingerichtet, von der Beleuchtungsvorrichtung 26‘ emittiertes Licht durch den Schaft 10 zu leiten. Das Stromleiterbündel 18 ist dazu eingerichtet, elektrischen Strom durch den Schaft 10 zu leiten. Die herkömmliche Heatpipe 20 ist dazu eingerichtet, Wärme von dem distalen Schaftende 30 zu dem proximalen Schaftende 34 abzuführen.
Eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen endoskopischen Vorrichtung 52 ist in Fig. 3 dargestellt. Die endoskopische Vorrichtung 52 umfasst einen Schaft 10, der in Fig. 3 im Querschnitt senkrecht zu dessen Längserstreckung dargestellt ist. Der Schaft 10 umfasst einen Außenmantel 54. Der Außenmantel 54 umgibt zumindest teilweise einen Schaftinnenabschnitt 55. An einer Innenfläche des Außenmantels 54 ist eine Fluidtransportschicht 56 angeordnet. Ferner umfasst der Schaft 10 einen Funktionsraum 58, der beispielsweise die Funktion des vorstehend beschriebenen Arbeitskanals 12 erfüllen kann und als Durchführungskanal zur Durchführung von chirurgischen Instrumenten eingerichtet sein kann. Der Funktionsraum 58 ist von einem Innenmantel 60 umfangsseitig umgeben. An einer Außenfläche des Innenmantels 60 ist ebenfalls die Fluidtransportschicht 56 angeordnet. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel liegt die Fluidtransportschicht 56 unmittelbar an dem Außenmantel 54 oder/und dem Innenmantel 60 an.
Ferner umfasst der Schaft 10 in der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform einen zweiten Funktionsraum 62 zur Aufnahme des Lichtleiterbündels 16 oder/und Stromleiterbündels 18 und einen dritten Funktionsraum 64 zur Ausbildung eines Fluidkanals 14. Die Funktionsräume 58, 62, 64 sind vorliegend als Kanäle ausgebildet Es versteht sich, dass der Schaft 10 eine beliebige Anzahl von Funktionsräumen 58, 62, 64 umfassen kann und nicht auf die beispielhafte Darstellung von genau drei Funktionsräumen 58, 62, 64 beschränkt ist.
Der wenigstens eine in dem Schaft 10 angeordnete Funktionsraum 58, 62, 64 ist von dem Innenmantel 60 umfangsseitig umgeben. Auf diese Weise wird ein Schaftzwischenraum 66 innerhalb des Außenmantels 54 und außerhalb des Innenmantels 60 ausgebildet. Die Fluidtransportschicht 56 erstreckt sich in den Schaftzwischenraum 66. Die Gesamtheit oder wenigstens ein Abschnitt der den Schaftzwischenraum 66 umgebenden Mantelflächen 54, 60 ist von der Fluidtransportschicht 56 bedeckt.
Der Schaftzwischenraum 66 ist abgeschlossen, vorzugsweise hermetisch abgeschlossen, und ist in dem Schaftinnen abschnitt 55 sowie außerhalb des wenigstens einen Funktionsraums 58, 62, 64 angeordnet. In dem Schaftzwischenraum 66 ist eine Wärmeübertragungseinheit angeordnet, die den Schaftzwischenraum 66 großenteils ausfüllt, d.h. es wird mehr als 90%, bevorzugt mehr als 95%, des Schaftzwischenraums 66 als Wärmeübertragungseinheit verwendet. Der abgeschlossene Schaftzwischenraum 66 mit der darin angeordneten Wärmeübertragungseinheit bilden vorzugsweise eine Heatpipe aus zur Abführung von Wärme entlang des Schafts 10. Diese ausgebildete Heatpipe unterscheidet sich von einer herkömmlichen Heatpipe 20 darin, dass diese in den Schaft 10 integriert ist und Bestandteile des Schafts 10, wie der Außenmantel 60 davon, die Heatpipe zu wenigstens einem Großteil umschließen. Die Wärmeübertragungseinheit umfasst vorzugsweise ein Gasaustauschvolumen 67, die Fluidtransportschicht 56 sowie mindestens ein Wärmetransportmittel, das insbesondere auf Gasaustausch, Flüssigkeitstransport und Verdampfungsenthalpie des Wärmetransportmittels basiert. Die Ausführung des Schaftzwischenraums 66 als abgeschlossener, vorzugsweise hermetisch abgeschlossener Raum, ermöglicht es, in diesem den Druck gegenüber dem Umgebungsdruck zu verringern, d.h. ein Vakuum zu erzeugen. Vorzugsweise sind alle sich in dem Schaftzwischenraum 66 bzw. der Wärmeübertragungseinheit angeordneten Elemente derart ausgebildet, dass diese unempfindlich gegenüber dem Wärmetransportmittel oder/und niedrigen Drücken, z.B. Vakuum, sind. Einheiten, die nicht unempfindlich gegenüber dem Wärmetransportmittel oder/und niedrigen Drücken sind, sind innerhalb des Innenmantels 60 des wenigstens einen Funktionsraums 58, 62, 64 geschützt angeordnet.
Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen endoskopischen Vorrichtung 52. Die endoskopische Vorrichtung 52 umfasst den Schaft 10, der in Fig. 4 in einem Querschnitt senkrecht zu dessen Längserstreckung dargestellt ist. Die in Fig. 4 dargestellte endoskopische Vorrichtung 52 entspricht im Wesentlichen der zuvor in Bezug auf Fig. 3 erläuterten endoskopischen Vorrichtung 52. Im Folgenden wird daher lediglich auf Unterschiede zwischen beiden Ausführungsformen gemäß Figuren 3 und 4 eingegangen.
Der in Fig. 4 dargestellte Schaft 10 umfasst eine herkömmliche Heatpipe 20, die von einem Kupfermantel 68 abgeschlossen wird. Die herkömmliche Heatpipe 20 ist innerhalb des Außenmantels 54 angeordnet und der Schaftzwischenraum 66 erstreckt sich zwischen dem Kupfermantel 68 und dem Außenmantel 54. An einer Außenfläche des Kupfermantels 68 ist die Fluidtransportschicht 56 angeordnet. Die herkömmliche Heatpipe 20 ist folglich in die endoskopische Vorrichtung 52 integriert. Die Außenfläche der herkömmlichen Heatpipe 20 wird als Begrenzung für den Schaftzwischenraum 66 genutzt, in dem die Wärmeübertragungseinheit angeordnet ist. Es wird somit auf zwei unterschiedliche Vorgehensweisen Wärme entlang des Schafts 10 abgeführt, wodurch zu einer effektiven Kühlung beigetragen wird.
Es versteht sich, dass die endoskopische Vorrichtung 52 einen oder mehrere Funktionsräume 58, 62, 64 sowie eine oder mehrere herkömmliche Heatpipes 20 umfassen kann. Fig. 5a zeigt die endoskopische Vorrichtung 52 in einem Längsschnitt in Längsrichtung des Schafts 10 von einem distalen Schaftende 30 zu einem dem distalen Schaftende 30 entgegengesetzten proximalen Schaftende 34. Zwischen dem distalen Schaftende 30 und dem proximalen Schaftende 34 ist der Schaftinnenabschnitt 55 angeordnet, der von dem Außenmantel 54 zumindest teilweise umgeben ist. In dem Schaftinnen abschnitt 55 und außerhalb des Funktionsraums 58, 62, 64 ist der abgeschlossene Schaftzwischenraum 66 vorgesehen, in dem die Wärmeübertragungseinheit angeordnet ist. In der dargestellten Ausführungsform ist der Schaftzwischenraum 66 an seinen Längsenden mit einem jeweiligen Abschluss 74 abgeschlossen. Der Abschluss 74 kann eine elektrische Funktionseinheit 75 kontaktieren oder direkt benachbart zu dieser angeordnet sein. Alternativ kann die elektrische Funktionseinheit 75 selbst den Abschluss 74 des Schaftzwischenraums 66 bilden. In einer bevorzugten Ausführungsform stehen der Abschluss 74 und die elektrische Funktionseinheit 75 oder stehen der Schaftzwischenraum 66 und die elektrische Funktionseinheit 75 in thermischem Kontakt.
Der Innenmantel 60 erstreckt sich von dem distalen Schaftende 30 zu dem proximalen Schaftende 34 oder sogar über dieses hinaus. Der Innenmantel 60 durchtritt den Abschluss 74 bzw. den Schaftinnenabschnitt 55, sodass der Schaftzwischenraum 55 abgeschlossen ist, auch wenn dieser von dem Innenmantel 60 durchtreten wird. Der Innenmantel 60 kann sich proximal oder/und distal über den Außenmantel 54 erstrecken.
Fig. 5b zeigt einen Ausschnitt von Fig. 5a, in dem ein thermisches Anschlussstück 76 zur Wärmeabgabe bzw. Wärmeaufnahme an dem distalen Schaftende 30 angeordnet ist. Das thermische Anschlussstück 76 kann jedoch auch zusätzlich oder alternativ an dem proximalen Schaftende 34 angeordnet sein. Das thermische Anschlussstück 76 kann den Abschluss 74 ausbilden und den Schaftzwischenraum 66 verschließen. Der Innenmantel 60 kann das thermische Anschlussstück 76 durchtreten. Das thermische Anschlussstück 76 kann den Schaftzwischenraum 66 abschließen, vorzugsweise hermetisch abschließen. In der dargestellten Ausführungsform umfasst das thermische Anschlussstück 76 ein Oberflächenvergrößerungsmittel 77 in Form einer Platte oder eines Rohres. Es sind beispielhaft zwei Oberflächenvergrößerungsmittel 77 dargestellt, es können jedoch mehr oder weniger Oberflächenvergrößerungsmittel 77 verwendet werden. Das thermische Anschlussstück 76 ragt in den abgeschlossenen Schaftzwischenraum 66 hinein und ragt zudem aus dem abgeschlossenen Schaftzwischenraum 66 heraus. In der dargestellten Ausführungsform ragt das thermische Anschlussstück 76 in den Abschluss 74 hinein, sorgt also für einen effektiven Wärmetransfer zwischen dem Schaftzwischenraum 66 bzw. der Wärmeübertragungseinheit und dem sich daran anschließenden Abschluss 74. Es versteht sich, dass das thermische Anschlussstück 76 auch ein beliebiges Element thermisch kontaktieren kann, beispielsweise eine Abwärme erzeugenden Funktionseinheit 75.
Das thermische Anschlussstück 76 kann aus wenigstens einem aus Kupfer, Kupfer- Legierungen, Silber und Aluminium hergestellt sein. Das Oberflächenvergrößerungsmittel 77 kann aus den gleichen Materialien hergestellt sein. Eine Strukturierung an der Oberfläche des thermischen Anschlussstücks 76 stellt beispielsweise das Oberflächenvergrößerungsmittel dar.
Das thermische Anschlussstück 76 kann ferner mit einer abgesetzten Bohrung außen und eingedrehter Fläche zur Aufnahme thermisch leitender Folien, Bleche oder Röhrchen, welche im Vergleich zu Stahlrohren besser wärmeleitend sind, hergestellt sein. Dadurch wird die thermisch wirksame Oberfläche vergrößert. Durch die abgesetzte Formgebung des thermischen Anschlussstücks 76 können Stahlrohre hermetisch dicht verlötet werden und eine Wärmeleitfolie oder ein Wärmeleitblech kann gefügt werden, beispielsweise gleichzeitig oder anschließend.
Figuren 6a und 6b zeigen eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schafts 10 in einem Längsschnitt entlang dessen Längserstreckung. Der in Figuren 6a und 6b dargestellte Schaft 10 entspricht im Wesentlichen dem zuvor in Bezug auf Figuren 5a und 5b erläuterten Schaft 10. Im Folgenden wird daher lediglich auf Unterschiede zwischen beiden Ausführungsformen gemäß Figuren 5a, 5b und 6a, 6b eingegangen.
In dem in Fig. 6a dargestellten Längsschnitt durch den Schaft 10 sind zwei unterschiedliche Varianten des Funktionsraums 58, 62 dargestellt. Der in Fig. 6a dargestellte Funktionsraum 62 entspricht dem in Fig. 5a dargestellten Funktionsraum 62 und der Funktionsraum 58 ist in einer weiteren Ausführungsform dargestellt, bei der der Funktionsraum 58 lediglich eines der Enden, vorzugsweise das proximale Ende, des Schaftzwischenraums 66 durchtritt. Diese Ausführungsform ermöglicht es beispielsweise, die elektrische Funktionseinheit 75 in dem Schaft 10 benachbart dem distalen Schaftende 30 anzuordnen. Die elektrische Funktionseinheit 75 kann beispielsweise drahtlos mit der Steuerung 36 kommunizieren. Eine beispielhafte elektrische Funktionseinheit 75 hierfür ist eine miniaturisierte Beleuchtungseinheit 18 oder eine miniaturisierte Kameraeinheit 32.
Fig. 6b zeigt ein thermisches Anschlussstück 76 mit einem Oberflächenvergrößerungsmittel 77, das im dargestellten Fall zudem eine Kapillarschicht 79, beispielsweise die Fluidtransportschicht 56, an einer Oberfläche umfasst, um den Wärmetransport zu dem thermischen Anschlussstück 76 zu verbessern. Die Kapillarschicht 79 dient der Oberflächenvergrößerung. Zudem ist im dargestellten Fall das Oberflächenvergrößerungsmittel 77 beispielhaft mit mehreren Rippen ausgebildet, die ebenfalls der Vergrößerung der Oberfläche dienen.
In weiteren Ausführungsformen kann die Wärmeübertragung über den Außenmantel 54 verbessert sein, indem der Außenmantel 54 ein thermisch leitfähiges Element 78, insbesondere eine thermisch leitfähige Schicht, umfasst, dessen thermische Leitfähigkeit höher ist als diejenige des Materials des Außenmantels 54. Ein thermisch leitfähiges Element 78 ist beispielhaft in den Figuren 5a und 6a dargestellt. Ferner kann der Innenmantel 60 ein thermisch leitfähiges Element umfassen, dessen thermische Leitfähigkeit höher ist als diejenige des Materials des Innenmantels 60.
In allen Ausführungsformen kann die Fluidtransportschicht 56 eine Kapillarschicht umfassen, die sich unmittelbar oder mittelbar an die Innenfläche des Außenmantels 54 oder sich an die Außenfläche des Innenmantels 60 anschließt. Die Kapillarschicht kann aus gesinterten Partikeln oder aus geflochtenen, verwobenen, verstrickten, verseitlen oder verfilzten Filamenten bestehen. Die Kapillarschicht kann auf die jeweilige Mantelfläche 54, 60 direkt aufgebracht sein, beispielsweise mittels eines Sinterverfahrens, oder in diese eingebracht sein, beispielsweise in diese eingeätzt sein.
Alternativ kann zur Verbindung der Fluidtransportschicht 56 mit dem Außenmantel 54 bzw. dem Innenmantel 60 eine Zwischenschicht 80 vorgesehen sein, die sich zwischen der Fluidtransportschicht 56 und dem jeweiligen Mantel 54, 60 befindet. Eine beispielhafte Zwischenschicht 80 ist in Fig. 5a dargestellt.
Fig. 7 zeigt eine weitere Ausführungsform einer endoskopischen Vorrichtung 152 mit einem Schaft 1 10. Der Schaft 110 bildet ebenfalls eine Wärmeübertragungseinheit aus. Die endoskopische Vorrichtung 152 kann grundsätzlich wie oben beschrieben aufgebaut sein. Im Folgenden wird vorrangig auf Unterschiede in der Ausgestaltung eingegangen. Der Schaft 152 umfasst drei Funktionsräume 158, 162, 164, die sich in einem Innenmantel 160 des Schafts 1 10 erstrecken. Die Funktionsräume 158, 162, 164 dienen als Durchführungskanäle für unterschiedliche Zwecke.
Distal des distalen Schaftendes 130 ist eine Kamera 184 mit geeigneter Optik angebracht. Diese umfasst Abwärme erzeugende Elektronik wie beispielsweise einen Bildwandler und einen Verstärker. Die Kamera 184 ist wärmeleitend in ein wärmeleitendes Distalstück 186 des Schafts 1 10 eingebaut. Das wärmeleitende Distalstück 186 ist wärmeleitend an das distale Schaftende 130 angebunden.
Ferner ist distal des distalen Schaftendes 130 eine Lichtquelle 188 angebracht, wie beispielsweise eine oder mehrere LEDs. Die Lichtquelle 188 erzeugt ebenfalls Abwärme, die über das Distalstück 186 und den Schaft 1 10 abführbar ist.
Ein erster Funktionsraum 158 dient der Durchführung von Leitungen 180, 182, die sich von einem proximalen Schaftende 134 zu einem distalen Schaftende 130 des Schafts 1 10 erstrecken. Diese Leitungen 180, 182 sind vorliegend an die Kamera 184 und die Lichtquelle 188 angebunden, sodass diese durch den ersten Funktionsraum 158 hindurch angesteuert und mit Leistung versorgt werden können.
Ein zweiter Funktionsraum 162 dient der Durchführung eines Wirksystems 190, das beispielhaft als Koagulationszange ausgebildet ist. Der zweite Funktionsraum 162 ist insbesondere ein Arbeitskanal. Das Wirksystem 190 erzeugt im Betrieb ebenfalls Abwärme, die über den Schaft 1 10 abführbar ist.
Bei einer derartigen Anordnung ist die Verwendung des beschriebenen Schafts 1 10 besonders zweckmäßig, da hier auf einer distalen Seite viel Abwärme entsteht, die effizient abgeführt werden kann.
Ein dritter Funktionsraum 164 ist vorliegend als Fluidkanal ausgebildet. Dieser kann auf einer proximalen Seite in einen Fluidschlauch übergehen und/oder an eine Fluidleitung angebunden sein. Beispielsweise kann der dritte Funktionsraum 164 dazu dienen, Spülflüssigkeit, Gase oder sonstige Fluide zu führen.
Ein proximaler Abschnitt ist in Fig. 7 nicht dargestellt. Es versteht sich, dass dort etwa ein Handgriff und/oder geeignete Versorgungseinheiten und/oder Steuereinheiten angeordnet sein können.

Claims

Patentansprüche
1. Endoskopische Vorrichtung (52), umfassend einen Schaft (10), wobei der Schaft (10) umfasst:
- ein distales Schaftende (30) und ein dem distalen Schaftende (30) entgegengesetztes proximales Schaftende (34),
- einen Außenmantel (54), der sich von dem distalen Schaftende (30) zu dem proximalen Schaftende (34) erstreckt,
- einen Schaftinnenabschnitt (55), der zumindest teilweise von dem Außenmantel (54) umfangsseitig umschlossen ist und zwischen dem distalen und dem proximalen Schaftende (30, 34) angeordnet ist,
- zumindest einen Innenmantel (60), der sich zumindest teilweise in dem Schaftinnenabschnitt (55) erstreckt und der zumindest einen Funktionsraum (58, 62, 64) definiert; und
- einen in dem Schaftinnenabschnitt (55) und außerhalb des Funktionsraums (58, 62, 64) angeordneten, abgeschlossenen Schaftzwischenraum (66), in dem eine Wärmeübertragungseinheit angeordnet ist, die den Schaftzwischenraum (66) zu wenigstens einem Großteil ausfüllt und dazu eingerichtet ist, Wärme von dem distalen Schaftende (30) abzuführen.
2. Endoskopische Vorrichtung (52) nach Anspruch 1 , wobei der abgeschlossene Schaftzwischenraum (66) mit der darin angeordneten Wärmeübertragungseinheit eine Heatpipe ausbilden.
3. Endoskopische Vorrichtung (52) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Wärmeübertragungseinheit ein Gasaustauschvolumen (67) und eine Fluidtransportschicht (56), insbesondere ein poröses Element, umfasst, und die Wärmeübertragungseinheit mindestens ein Wärmetransportmittel umfasst, das insbesondere auf Gasaustausch, Flüssigkeitstransport und Verdampfungsenthalpie des Wärmetransportmittels basiert.
4. Endoskopische Vorrichtung (52) nach Anspruch 3, wobei die Fluidtransportschicht (56) an einer Innenfläche des Außenmantels (54) angeordnet ist und vorzugsweise die Fluidtransportschicht (56) und der Außenmantel (54) integral ausgebildet sind, oder/und wobei die Fluidtransportschicht (56) an einer Außenfläche des Innenmantels (60) angeordnet ist und vorzugsweise die Fluidtransportschicht (56) und der Innenmantel (60) integral ausgebildet sind.
5. Endoskopische Vorrichtung (52) nach Anspruch 3 oder 4, wobei wenigstens 90 %, vorzugsweise wenigstens 95 %, einer Querschnittsfläche des Schaftzwischenraums (66) zwischen dem Außenmantel (54) und dem wenigstens einem Innenmantel (60) mit der Fluidtransportschicht (56) und dem Wärmetransportmittel ausgefüllt sind.
6. Endoskopische Vorrichtung (52) nach einem der vorangehenden Ansprüche, ferner umfassend wenigstens eines aus einem proximalen und einem distalen thermischen Anschlussstück (76) zur Wärmeabgabe bzw. Wärmeaufnahme.
7. Endoskopische Vorrichtung (52) nach Anspruch 6, wobei das wenigstens eine thermische Anschlussstück (76) ein Oberflächenvergrößerungsmittel zur Verbesserung der Wärmeabgabe bzw. Wärmeaufnahme umfasst, wobei das Oberflächenvergrößerungsmittel innerhalb des abgeschlossenen Bereichs der Wärmeübertragungseinheit ausgebildet ist und in diesen hineinragt oder/und außerhalb des abgeschlossenen Bereichs der Wärmeübertragungseinheit ausgebildet ist und von dem abgeschlossenen Bereich der Wärmeübertragungseinheit weg weist.
8. Endoskopische Vorrichtung (52) nach Anspruch 7, wobei das Oberflächenvergrößerungsmittel aus einem thermisch leitfähigen Material hergestellt ist, insbesondere aus wenigstens einem aus Kupfer, Kupfer-Legierungen, Silber und Aluminium hergestellt ist.
9. Endoskopische Vorrichtung (52) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Außenmantel (54) oder/und der Innenmantel (60) ein thermisch leitfähiges Element (78), insbesondere eine thermisch leitfähige Schicht, umfasst, deren thermische Leitfähigkeit höher ist als diejenige des Materials des Außenmantels (54) bzw. des Innenmantels (60).
10. Endoskopische Vorrichtung (52) nach einem der Ansprüche 6 bis 9, ferner umfassend eine an dem distalen Schaftende (30) angeordnete und/oder anordenbare Abwärme erzeugende Funktionseinheit (75), die mit der Wärmeübertragungseinheit thermisch gekoppelt oder thermisch koppelbar ist, so dass Wärme von der Abwärme erzeugenden Funktionseinheit (75) über das distale thermische Anschlussstück (76) der Wärmeübertragungseinheit zuführbar ist.
11 . Endoskopische Vorrichtung (52) nach Anspruch 10, wobei die Abwärme erzeugende Funktionseinheit (75) eine elektrische Funktionseinheit (75) umfasst, die vorzugsweise wenigstens einen Sensor und/oder Sender und/oder Empfänger und/oder wenigstens eine Beleuchtungseinheit (18) und/oder wenigstens eine Wirkeinheit oder/und wenigstens eine Kameraeinheit (32) umfasst.
12. Endoskopische Vorrichtung (52) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der wenigstens eine Funktionsraum (58, 62, 64) dazu eingerichtet ist, wenigstens eine Funktionseinheit aufzunehmen, die zumindest teilweise in den Schaftinnenabschnitt (55) hineinragt oder den Schaftinnenabschnitt (55) durchtritt, wobei die Funktionseinheit vorzugsweise den abgeschlossenen Schaftzwischenraum (66) distal oder/und proximal überragt.
13. Endoskopische Vorrichtung (52) nach Anspruch 12, wobei sämtliche durch den Schaftinnenabschnitt (55) zu führende und/oder darin aufzunehmende Funktionseinheiten in dem wenigstens einem Funktionsraum (58, 62, 64) angeordnet und mittels des Innenmantels (60) gegenüber dem Schaftzwischenraum (66) abgeschlossen sind.
14. Endoskopische Vorrichtung (52) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend eine Handhabe, die mit dem proximalen Schaftende (34) oder einem dem proximalen Schaftende (34) benachbarten Bereich gekoppelt oder koppelbar ist.
15. Endoskop (22) und/oder endoskopisches Instrument, umfassend: eine endoskopische Vorrichtung (52) nach einem der vorangehenden
Ansprüche.
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