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Die
Erfindung betrifft ein Ultraschallendoskop mit einer Ultraschallsonde
und einer Objektivoptik, die nebeneinander am vorderen Ende eines
Einführteils
des Endoskops vorgesehen sind.
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In
einem Ultraschallendoskop muss ein Signalübertragungselement zum Übertragen
eines einer Ultraschallsonde zugeführten oder aus diesem ausgegebenen
Signals in den Einführteil
des Endoskops eingesetzt sein. Als Signalübertragungselement wird üblicherweise
ein Signalkabel mit einer großen
Anzahl an Signaldrähten
verwendet, die zu einem Draht gebündelt sind.
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Das
Signalkabel beeinträchtigt
jedoch die Anordnung von anderen eingeschlossenen Elementen, da
es einen großen
Teil des Einführteils
belegt. Insbesondere in einem an das vordere Ende des Einführteils
angrenzenden Biegeteil, der, was die Anordnung weiterer Komponenten
betrifft, in seinen Freiheitsgraden ohnehin eingeschränkt ist,
kommt das Signalkabel häufig
in Konflikt mit anderen eingesetzten Komponenten. Der Durchmesser
dieses Teils muss deshalb ausreichend groß sein, was seine Eigenschaften
im Hinblick auf das Einführen
in eine Körperhöhle verschlechtert.
Verglichen mit einem üblichen
Endoskop verursacht deshalb ein solches Ultraschallendoskop starke
Schmerzen, wenn es in einen Patienten eingeführt wird.
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Ein
Ultraschallendoskop vorstehend beschriebener Art ist aus der Druckschrift
JP 9-11 38 18 A bekannt.
Ferner wird auf die Druckschrift
DE 37 16 964 C2 verwiesen. Dort ist ein Ultraschallendoskop beschrieben,
das einen fernbetätigten,
rohrförmigen Biegeteil,
der mit der Spitze eines flexiblen Einführrohrs verbunden ist, einen
Ultraschallvibrator und ein optisches Beobachtungssystem aufweist.
Der Ultraschallvibrator und das optische Beobachtungssystem sind
distal des Biegeteils angeordnet. Schließlich wird auf die Druckschriften
DE 42 07 577 A1 und
DE 195 39 163 A1 verwiesen,
aus denen die Verwendung von flexiblen Leiterplatten in Ultraschallendoskopen
bekannt ist.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, ein Ultraschallendoskop bereitzustellen, in
dem der Innenraum nahe dem vorderen Ende eines Einführteils
so effizient genutzt wird, dass ein Signalübertragungselement darin eingesetzt
werden kann, und durch Verringerung des Außendurchmessers des Einführteils zugleich
die Einführeigenschaften
verbessert sind.
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Die
Erfindung löst
diese Aufgabe durch die Gegenstände
der unabhängigen
Ansprüche.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Die
Erfindung wird im Folgenden an Hand der Figuren näher erläutert. Darin
zeigen:
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1 einen
Längsschnitt
durch das vorwärts gerichtete
Ende eines Einführteils
eines Ultraschallendoskops, das ein Ausführungsbeispiel der Erfindung
darstellt,
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2 eine
Seitenansicht des Gesamtaufbaus des Ultraschallendoskops,
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3 einen
Längsschnitt
durch das Ultraschallendoskop,
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4 einen
Schnitt entlang der in 3 gezeigten Linie IV-IV,
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5 einen
Schnitt entlang der in 3 gezeigten Linie V-V,
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6 einen
Längsschnitt
durch einen vorwärts
gerichteten Endkörper
des erläuterten
Ausführungsbeispiels,
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7 einen
Schnitt entlang der in 6 gezeigten Linie VII-VII,
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8 einen
Schnitt entlang der in 6 gezeigten Linie VIII-VIII,
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9 einen
Schnitt entlang der in 1 gezeigten Linie IX-IX,
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10 eine
teilweise geschnittene Darstellung, die den Durchtritt von flexiblen
Substraten in dem erläuterten
Ausführungsbeispiel
veranschaulicht,
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11 eine
Darstellung der rückwärtigen Enden
der flexiblen Substrate, und
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12 eine
Seitenansicht von Teilen einer Verbindung der flexiblen Substrate
mit einem Signalkabel.
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Ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Figuren
erläutert.
Die Angabe „vorn" oder eine entsprechende Bezeichnung
ist dabei im Folgenden als „distal" zu verstehen.
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2 zeigt
ein radial abtastendes, vorwärts blickendes
Ultraschallendoskop, das versehen ist mit einem in eine Körperhöhle einführbaren
flexiblen Rohrteil 1, einem Biegeteil 2, der an
den Rohrteil 1 angeschlossen fernbetätigt gebogen werden kann, einem
mit dem vorderen Ende des Biegeteils 2 verbundenen vorwärts gerichteten
Endkörper 3 und
einer an dem Endkörper 3 angebrachten
Ultraschallsonde 4. Die Ultraschallsonde 4 umgibt
ein lösbar
angebrachter, aufblasbarer Ballon 100.
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An
das Basisende des flexiblen Rohrteils 1 ist ein Bedienteil 5 angeschlossen,
in dem ein Bediengriff 6 oder dergleichen angeordnet ist,
mit dem der Biegeteil 2 gebogen werden kann. Über eine
Instrumentenöffnung 7 ist
ein Behandlungsinstrument in einen in dem Rohrteil 1 ausgebildeten
Instrumentenkanal 15 und damit in den Rohrteil 1 selbst
einführbar.
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An
einem vorderen Ende eines mit dem Bedienteil 5 verbundenen
ersten flexiblen Anschlussrohrs 8 sind nebeneinander ein
an einen nicht dargestellten Videopro zessor anschließbarer Videosignalanschluss 81 und
ein Lichtleiteranschluss 82 vorgesehen. An dem vorderen
Ende eines zweiten flexiblen Anschlussrohrs 9 ist ein an
einen nicht gezeigten Ultraschallsignalprozessor anschließbarer Ultraschallsignalanschluss 91 vorgesehen.
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1 zeigt
das vordere Ende eines Einführteils,
in dem die Ultraschallsonde 4 eine etwa ringförmige Ultraschall-Schwingungserzeugungsanordnung 41 und
ein Aufnahmeelement 42 aus Kunststoff enthält, das
die Anordnung 41 hält.
Die Ultraschall-Schwingungserzeugungsanordnung 41 und das
Aufnahmeelement 42 sind in einer Einheit integriert, die
in 3 gezeigt ist.
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4 ist
ein Schnitt entlang der in 3 gezeigten
Linie IV-IV und zeigt, dass die Ultraschall-Schwingungserzeugungsanordnung 41,
die eine große
Anzahl an um ihre Axiallinie herum angeordneten Ultraschallvibratoren
hat, Ultraschallsignale sukzessive in einem Bereich von beispielsweise
270° um
die Axiallinie herum aussendet bzw. empfängt und damit eine elektronische
Abtastung vornimmt. Die radiale Abtastung erfolgt also senkrecht
zur Axiallinie.
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Der
Innenraum der Ultraschall-Schwingungserzeugungsanordnung 41 hat
die Form eines zylindrischen Lochs, dessen Mittelachse die Axiallinie
bildet. Mit dem hinteren Ende, d. h. in 3 dem oberen
Teil der Ultraschall-Schwingungserzeugungsanordnung 41 sind
flexible Substrate 43 verbunden und erstrecken sich nach
hinten. Die flexiblen Substrate 43 haben eine Beschaltung
oder Verdrahtung derart, dass sie ein Signal übertragen, das der Ultraschall-Schwingungserzeugungsanordnung 41 zugeführt oder
von dieser ausgegeben wird.
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5 ist
ein Schnitt entlang der in 3 gezeigten
Linie V-V und zeigt, dass mehrere flexible Substrate 43,
z. B. acht nebeneinander angeordnet und so geformt sind, dass sie
einen Kreisbogen um die Achslinie der Ultraschallsonde 4 bilden.
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Wie
in 5 gezeigt, deckt der Kreisbogen, der von den flexiblen
Substraten 43 gebildet wird, beispielsweise einen Bereich
von etwa 270° ab.
Ein Schlitz 44 zum Aufnehmen eines weiter unten beschriebenen
Drehsperrelementes 13 ist in einem Teil ausgebildet, der
die Verlängerung
des die flexiblen Substrate 43 enthaltenden Kreisbogens
ist und in dem keine Substrate 43 angeordnet sind.
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Wie
in 3 gezeigt, ist am hinteren Ende des Aufnahmeelementes 42 ein
Zentrieranschlussstück 46 so
ausgebildet, dass es mit hoher Genauigkeit konzentrisch mit einer äußeren Umfangsfläche 45 ist,
die die äußere Umfangsfläche eines
Grenzabschnittes bildet, die an die Außenfläche des Endkörpers 3 angrenzt.
Das Zentrieranschlussstück 46 ist an
einem weiter unten beschriebenen Zentrieranschlussstück 32 des
Endkörpers 3 anzubringen.
In der äußeren Umfangsfläche des
Aufnahmeelementes 42 ist an dessen vorderem Ende eine Ringnut 11 ausgebildet,
in dem das vordere Ende des aufblasbaren Ballons 100 mit
einem Riemen befestigt werden kann.
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Wie
in 1 gezeigt, hat der aus Kunststoff oder dergleichen
bestehende Endkörper 3 eine
vordere Hälfte 33,
die so klein bemessen ist, dass sie entlang einer inneren Umfangsfläche 41a der
Ultraschall-Schwingungserzeugungsanordnung 41 als einstückiger Teil
des Endkörpers 3 eingesetzt
werden kann, wie auch 6 zeigt. Eine äußere Umfangsfläche 31 eines
an die äußere Umfangsfläche der
Ultraschallsonde 4 angrenzenden Grenzabschnittes ist so geformt,
dass sie die gleiche Größe wie die äußere Umfangsfläche 45 des
Grenzabschnittes der Ultraschallsonde 4 hat.
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Das
Zentrieranschlussstück 32,
das ein selbstausrichtendes Anschlussstück ist und an dem ebenfalls
selbstausrichtenden Zentrieranschlussstück 46 angebracht wird,
ist am vorderen Ende der äußeren Umfangsfläche 31 des
Grenzabschnittes des Endkörpers 3 so
ausgebildet, dass es mit hoher Genauigkeit an der äußeren Umfangsfläche 31 des Grenzabschnittes
ausgerichtet ist. Am hinteren Ende der äußeren Umfangsfläche ist
eine Ringnut 12 ausgebildet, in der das hintere Ende des
Ballons 100 mit einem Riemen befestigt werden kann.
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Eine
Objektivbohrung 34a, eine Beleuchtungslichtführungsbohrung 34b und
eine Instrumentenbohrung 35 sind im vorderen Teil der vorderen Hälfte 33 des
Endkörpers 3 parallel
zur Axiallinie ausgebildet. Eine Durchtrittsbohrung 36,
deren Innendurchmesser etwas kleiner als der Außendurchmesser der vorderen
Hälfte 33 ist,
ist hinter dem vorderen Teil der vorderen Hälfte 33 so ausgebildet,
dass sie sich zu dem hinteren Ende des Endkörpers 33 hin erstreckt.
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7 ist
ein Schnitt entlang der in 6 gezeigten
Linie VII-VII. Wie in 7 gezeigt, ist eine Substratbohrung 37,
die für
den Durchtritt der flexiblen Substrate 43 bestimmt ist,
in einer hinteren Hälfte des
Endkörpers 3 ausgebildet,
und zwar etwa in der Verlängerung
der äußeren Umfangsfläche der
vorderen Hälfte 33.
Die Substratbohrung 37 ist dabei entsprechend der Anordnung
der flexiblen Substrate 43 in Form eines Kreisbogens um
die Axiallinie ausgebildet.
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8 ist
ein Schnitt entlang der in 6 gezeigten
Linie VIII-VIII und zeigt, dass in der Mitte der Substratbohrung 37 nahe
dem hinteren Ende des Endkörpers 3 mindestens
eine Übergangsstelle 37a ausgebildet
ist, welche die Substratbohrung 37 zweiteilt und so für eine ausreichende
Festigkeit sorgt, durch die sichergestellt ist, dass der Endkörper 3 unter
einer äußeren Kraft
nicht gequetscht wird.
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Im
Folgenden wird auf die 6 und 7 Bezug
genommen. Wie in 6 gezeigt, hat die Substratbohrung 37 die
Form eines Kreisbogens, der sich über einen Bereich von etwa
280° erstreckt.
In dem Teil, in dem die Substratbohrung 37 nicht ausgebildet
ist, sind Fluiddurchgänge 38 vorgesehen,
um Entgasungswasser in den Ballon 100 einzuspritzen und
aus diesem zu entfernen. Die Fluiddurchgänge 38 sind parallel
zur Axiallinie ausgebildet und stehen mit einer Ballonanschlussöffnung 38a in
Verbindung, die in den Ballon 100 hinein offen ist.
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Die
beiden Fluiddurchgänge 38 sind
nebeneinander angeordnet. Einer der beiden Fluiddurchgänge 38 dient
der Entfernung von Entgasungswasser und Gas. Obgleich die Fluiddurchgänge 38 in
der Darstellung nach 4 (und nach 1)
eigentlich nicht erscheinen, sind sie in 6 (und in 1) dennoch
gezeigt, um das Verständnis
zu erleichtern. Ein Schlitz 39 dient der Aufnahme des Drehsperrelementes 13.
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Wie
in 1 gezeigt, ist die an der vorderen Hälfte 33 des
Endkörpers 3 angebrachte
Ultraschallsonde 4 über
eine Mutter 10, die in ein an der äußeren Umfangsfläche des
vorderen Endes des Endkörpers 3 ausgebildetes
Außengewinde
eingreift, an eine gestufte Zwischenfläche des Körpers 3 gedrückt und
an dieser fixiert.
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9 ist
ein Schnitt entlang der in 1 gezeigten
Linie IX-IX. Wie in 9 gezeigt, ist das in Form eines
rechtwinkligen Parallelepipeds ausgebildete Drehsperrelement 13 in
dem Schlitz 44 der Ultraschallsonde 4 und in dem
Schlitz 39 des Endkörpers 3 untergebracht,
um so die Positionierung der Ultraschallsonde 4 relativ
zu dem Endkörper 3 in Drehrichtung
zu beschränken.
So können
die Richtung der Ultraschallabtastung und die Richtung des Beobachtungssichtfeldes
korrekt zueinander eingestellt werden. Mit dem Bezugszeichen 17 sind
Beleuchtungslichtleitfasern bezeichnet.
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Im
Folgenden wird wiederum auf 1 Bezug
genommen. Ist die Ultraschallsonde 4 an dem Endkörper 3 befestigt,
so sind die vordere Hälfte 33 des
Endkörpers 3 und
die innere Umfangsfläche 41a der
Ultraschall-Schwingungserzeugungsanordnung 41 sowie das
Zentrieranschlussstück 32 des
Endkörpers 3 und
das Zentrieranschlussstück 46 der
Ultraschallsonde 4 aufeinandergepasst. Die Lücke zwischen
den beiden erstgenannten Passteilen ist dabei größer als die Lücke zwischen
den beiden zuletzt genannten Passteilen.
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An
den Übergangsstellen
zwischen dem Endkörper 3 und
der Ultraschallsonde 4, d. h. zwischen der äußeren Umfangsfläche 33 des
Endkörpers 3 und
der äußeren Umfangsfläche 45 der
Ultraschallsonde 4 tritt deshalb praktisch kein Niveauunterschied
auf. Damit ist das vordere Ende des Endoskops gut geeignet, in einen
Patienten eingeführt
zu werden.
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Im
vorderen Teil der Objektivbohrung 34 ist eine Objektivoptik 14a angeordnet.
Im hinteren Teil der Objektivbohrung 34 befindet sich eine
Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung 14b.
Ein der Übertragung
des Bildaufnahmesignals oder dergleichen dienendes Signalkabel 14c verläuft durch
das Innere der Durchgangsbohrung 36 nach hinten in den
Biegeteil 2. Der Instrumentenkanal 15 ist über ein
Edelstahlrohr mit der Instrumentenbohrung 35 verbunden.
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An
die beiden Fluiddurchgänge 38 sind
flexible Rohrleitungen 16 angeschlossen. Der Ballon 100 ist
mit seinen entgegengesetzten Enden in den Ringnuten 11 und 12 befestigt.
Durch Betätigen
des Bediengriffs 5 kann so über die Rohrleitungen 16 Entgasungswasser
in den Ballon 100 eingespritzt und aus diesem entfernt
werden, um den Ballon 100 aufzublasen bzw. aus diesem Luft
oder allgemein Fluid abzulassen.
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Wie
in 1 gezeigt, sind die flexiblen Substrate 43,
die der Übertragung
eines der Ultraschall-Schwingungserzeugungsanordnung 41 zugeführten oder
von diesem ausgegebenen Signals dienen, über die in dem Endkörper 3 ausgebildete
Substratbohrung 37 in den Biegeabschnitt 2 zurückgezogen.
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Wie
in 10 gezeigt, sind in der hinteren Hälfte der
Substratbohrung 37 die flexiblen Substrate 43 so
angeordnet, dass jeweils benachbarte Substrate 43 bei ihrer
Rückführung in
den Biegeteil 2 einander etwas überlappen, um so nicht in Konflikt
mit der Übergangsstelle 37a zu
kommen.
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In
dem Biegeteil 2 werden alle Signale, die der Ultraschall-Schwingungserzeugungsanordnung 41 zugeführt oder
von dieser ausgegeben werden, über
die in den dünnen,
flexiblen Substraten 43 ausgebildete Verdrahtung übertragen.
Es ist deshalb nicht erforderlich, ein Signalkabel in den Biegeteil 2 einzusetzen
bzw. dort anzuordnen.
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Die
flexiblen Substrate 43 sind in Form eines Kreisbogens derart
angeordnet, dass sie verschiedene Einschlüsse wie das Signalkabel 14c der
Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung 16b,
den Instrumentenkanal 15 und die Lichtleitfasern 17 umgeben.
In dem Biegeteil 2 sind also ohne Verschwendung von Innenraum
verschiedene Einschlüsse
angeordnet, so dass der Biegeteil 2 klein ausgebildet sein
kann.
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Wie
in 11 gezeigt, haben die flexiblen Substrate 43 unterschiedliche
Länge.
Jedoch ist selbst das kürzeste
Substrat 43 so lang, dass es durch das Innere des Biegeteils 2 tritt.
Das in den flexiblen Rohrteil 1 eingeführte Signalkabel 47 hat
Signaldrähte 47a.
Die flexiblen Substrate 43 sind an die vorderen Enden der
Signaldrähte 47a angeschlossen
und dabei in Richtung der Länge
des Signalkabels 47 sukzessive zueinander versetzt.
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Die
Verbindungsstellen zwischen den Substraten 43 und den Signaldrähten 47a des
Signalkabels 47 sind durch Lötverbindungen oder dergleichen in
ihrem Durchmesser vergrößert. Da
diese Verbindungsstellen jedoch sukzessive zueinander versetzt sind,
kann eine lokale Vergrößerung oder
Verdickung jedoch ausgeschlossen werden. Der flexible Rohrteil 1 und
der Biegeteil 2 können
so klein ausgebildet werden.
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12 zeigt
die vorstehend genannten Verbindungsstellen, die im Inneren des
flexiblen Rohrteils 1 angeordnet sind. Das vordere Ende
des Signalkabels 47, das eine große Anzahl von zu einem Draht
gebundenen Signaldrähten 47a hat,
ist im Inneren des flexiblen Rohrteils 1 in einzelne Signaldrähte 47a aufgelöst. Es sind
Gruppen von Signaldrähten 47a vorgesehen,
die jeweils an ein zugehöriges
Substrat 43 angeschlossen werden. Jede Gruppe von Signaldrähten 47a sind
von einem flexiblen Wärmeschrumpfschlauch 48 bedeckt
und zu einem Draht gebündelt.
Durch diese Anordnung wird vermieden, dass die Signaldrähte 47a brechen.
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Die
Schrumpfschläuche 48 sind
so angeordnet, dass ihre Enden sukzessive zueinander versetzt sind.
Dadurch ändert
sich die Flexibilität
des Rohrteils 1 nicht abrupt und die Änderung des Gesamtdurchmessers
des flexiblen Rohrteils 1 verläuft gleichmäßig, wodurch eine Vergrößerung des
Durchmessers vermieden werden kann. Ferner sind die Enden der Schrumpfschläuche 48 wiederum
von einem Wärmeschrumpfschlauch 49 bedeckt
und so insgesamt zu einem Schlauch gebündelt.
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Die
Erfindung sieht vor, mehrere flexible Substrate als Elemente einzusetzen,
die Signale an die Ultraschallsonde und aus dieser übertragen.
Die Substrate sind an die Ultraschallsonde angeschlossen und so
in einen Biegeteil geführt,
dass sie in einem flexiblen Rohrteil auf die Längsrichtung bezogen an verschiedenen
Stellen an ein Signalkabel angeschlossen sind. Der Innenraum nahe
dem vorderen Ende des Einführteils
ist deshalb so effizient genutzt, dass das Signalübertragungskabel
in diesen Innenraum eingesetzt werden kann. Durch die Verringerung
des Außendurchmessers
des Einführteils
können
die Einführeigenschaften
verbessert werden.
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Nach
der Erfindung ist ein Signalkabel, das mehrere Signaldrähte enthält und in
einen flexiblen Rohrteil eingesetzt ist, über mehrere flexible Substrate,
die nebeneinander liegend durch das Innere eines Biegeteils geführt sind,
an eine Ultraschallsonde angeschlossen. Von den aus dem Signalkabel
herausgeführten
Signaldrähten
sind mehrere Signaldrähte, die
an ein und dasselbe flexible Substrat angeschlossen sind, in dem
Verbindungsteil zwischen dem Substrat und dem Signalkabel zu einem
Bündel
zusammengefaßt.
Der Innenraum nahe dem vorderen Ende des Einführteils ist deshalb so effizient
genutzt, dass die flexiblen Substrate an das Signalkabel anschließbar sind
und durch die Verringerung des Außendurchmessers des Einführteils
eine Verbesserung der Einführeigenschaften
erreicht werden kann.