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Die
Erfindung bezieht sich auf einen gesteuert versteifbaren Schlauch,
wie er insbesondere als Katheter für entsprechende Anwendungen
in der Medizin verwendbar ist. Die vorliegende Anmeldung ist hierbei
eine Zusatzanmeldung zu der deutschen Patentanmeldung 10 2006 007
974.4, deren Inhalt hiermit durch Verweis in vollem Umfang in die
vorliegende Zusatzanmeldung aufgenommen wird und in der ein gesteuert
versteifbarer Schlauch nach dem Oberbegriff des vorliegenden Patentanspruchs
1 beschrieben ist.
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Herkömmliche
in der Medizin verwendete Katheter sind relativ steif, da in der
Gebrauchs- bzw. Arbeitsstellung, in welcher der Katheter in einen
Gewebekanal eines menschlichen oder tierischen Körpers eingeschoben ist, wie
in eine Vene oder Arterie, eine entsprechende Steifigkeit gefordert
ist. Zum Einbringen eines derartigen herkömmlichen Katheters wird daher üblicherweise
zuerst ein Führungsdraht
in den Gewebekanal eingeführt,
entlang dem dann der Katheter nachgeschoben wird. In der Offenlegungsschrift
WO 2004/035124 A1 werden dazu gesteuert versteifbare Führungsdrähte vorgeschlagen,
die mehrere Drahtstränge
beinhalten, die mit magnetischen Anziehungskräften durch Erzeugung magnetischer
Felder beaufschlagt werden können,
um den Führungs draht
in einen biegesteiferen Zustand zu versetzen. Durch Deaktivieren
der Magnetfelder wird der Führungsdraht
wieder in seinen biegsameren Zustand zurückgebracht, ggf. unterstützt durch
Druckeinleitung in Spalte zwischen den Drahtsträngen. In einem anderen dortigen
Ausführungsbeispiel
ist eine zentrale, flexible, radial dehnbare Schlauchmembran von
mehreren, in Umfangsrichtung verteilt angeordneten Drahtsträngen umgeben,
die ihrerseits von einer Außenhülle mit
einem eingegossenen schraubenförmigen
Draht umgeben sind. Durch Überdruckbeaufschlagung übt die Schlauchmembran
radial nach außen
weisende Druckkräfte
aus, welche die Drahtstränge
gegen die Außenhülle andrücken und dadurch
den Führungsdraht
versteifen.
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In
der Offenlegungsschrift WO 91/05507 A1 ist eine Einführvorrichtung
für schlauchförmige fiberoptische
Instrumente, insbesondere Kolonoskope, offenbart, die einen ringförmigen Unterdruckkanal aufweist,
der nach außen
von einem äußeren, flexiblen,
jedoch kaum dehnbaren Schlauchmantel und nach innen von einem inneren,
dehnbaren Schlauchmantel begrenzt ist. Der innere Schlauchmantel
dient gleichzeitig als Begrenzung für einen mittigen Arbeitskanal,
der z.B. für
Spül- oder Absaugvorgänge genutzt
wird. Bei Evakuieren des Unterdruckkanals stützt sich der innere Schlauchmantel
gegen den äußeren Schlauchmantel
ab, vorzugsweise über
geeignete Stützkörper, die
an der Außenseite
des inneren Schlauchmantels und/oder an der Innenseite des äußeren Schlauchmantels
angeordnet sind, wodurch die Einführvorrichtung versteift wird.
Durch Druckausgleich, d.h. Lösen
des Unterdrucks, wird die Verbindung des inneren mit dem äußeren Schlauchmantel
wieder gelöst
und die Einführvorrichtung
wieder biegsamer. Ein ebenfalls auf diesem Funktionsprinzip basierendes
Endoskop ist in der Patentschrift
US 4.815.450 offenbart.
Der dort verwendete Unterdruckringkanal beinhaltet einen inneren
und einen koaxialen äußeren Teil,
die über
eine Trennwand abgetrennt sind, durch die hindurch eine Fluidverbindung
zwischen den beiden Kanalteilen besteht und durch die lose Kügelchen
als Stützkörper im
inneren Teil getrennt vom äußeren Teil
gehalten werden.
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Der
Erfindung liegt als technisches Problem die Bereitstellung eines
gesteuert versteifbaren Schlauchs zugrunde, der in einer gegenüber dem oben
genannten Stand der Technik weiter verbesserten Weise gezielt versteifbar
ist und wieder in seinen weniger steifen Zustand gebracht werden
kann.
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Die
Erfindung löst
dieses Problem durch die Bereitstellung eines gesteuert versteifbaren Schlauchs
mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Dieser Schlauch ist so ausgelegt,
dass durch entsprechendes Einleiten eines Druckmediums in seinen Druckkanal
steuerbar ein Überdruck
erzeugt wird, durch den der Schlauch in einen biegesteiferen Zustand
versetzt wird. Dazu beinhaltet der Schlauch flexible Versteifungselemente,
die unter der Wirkung der durch den Überdruck generierten Druckkräfte schlauchformversteifend
gegeneinander anliegen. Bei Druckentlastung, d.h. Lösen des Überdrucks, nimmt
der Schlauch wieder einen biegsameren Zustand ein. Ein vom Druckkanal
getrennter Nutzkanal bleibt auch dann vorzugsweise mit gegenüber dem druckentlasteten
Schlauchzustand im Wesentlichen unverändertem Querschnitt erhalten,
wenn der Schlauch in seinen biegesteiferen Zustand verbracht wird,
der normalerweise den Funktionszustand des Schlauchs im Gebrauch
z.B. als Katheter darstellt.
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Die
erfindungsgemäße Auslegung
des Schlauchs dahingehend, dass er durch Überdruck und nicht durch Unterdruck
in seinen biegesteiferen Zustand versetzt wird, hat u.a. Vorteile
hinsichtlich größerer Wahlfreiheit
für Form
und Material der flexiblen Versteifungselemente und der Handhabung des
Schlauchs im Gebrauch. Zudem ist der apparative Aufwand zur Bereitstellung
von Überdruck
im allgemeinen geringer als zur Bereitstellung eines zu vergleichbar
hohen Druckkräften
führenden
Unter drucks. Des Weiteren lässt
sich eine Überdruckbeaufschlagung
normalerweise mit deutlich kürzeren Reaktionszeiten
bewirken als eine Unterdruckbeaufschlagung.
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Speziell
beinhalten beim gesteuert versteifbaren Schlauch der vorliegenden
Zusatzanmeldung die flexiblen Versteifungselemente eine flexible
Außenhülse in Form
eines Außenversteifungsschlauchteils
aus Drahtgeflechtmaterial und ein von diesem umgebenes Innenversteifungsschlauchteil
ebenfalls aus Drahtgeflechtmaterial. Bei Druckbeaufschlagung wird
das Innenversteifungsschlauchteil reib- und/oder formschlüssig gegen
die Innenseite des Außenversteifungsschlauchteils
angedrückt,
um auf diese Weise den biegesteiferen Zustand für den Schlauch bereitzustellen.
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In
Ausgestaltung der Erfindung sind gemäß Anspruch 2 die flexiblen
Versteifungselemente zum reib- und/oder formschlüssigen versteifenden Zusammenwirken
eingerichtet.
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In
Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 3 ist der Druckkanal als
Ringkanal ausgebildet, der von einer inneren und einer äußeren Schlauchmembran
begrenzt ist, wobei mindestens die äußere Schlauchmembran flexibel
und radial dehnbar ist und dadurch eine radial nach außen weisende
Druckkraftkomponente auf die angrenzenden flexiblen Versteifungselemente
ausübt.
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In
einer weiteren Ausgestaltung ist gemäß Anspruch 4 ein Innenglied
zusammen mit der äußeren Schlauchmembran
an deren Außenseite
oder zusammen mit der Außenhülse an deren
Innenseite vorgefertigt, wobei im Fall mehrerer Innenglieder auch
vorgesehen sein kann, jeweils einen Teil derselben an der äußeren Schlauchmembran
bzw. an der Außenhülse vorzufertigen.
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In
einer Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 5 ist der Nutzkanal
durch eine flexible Innenhülse
gebildet, die von der inneren Schlauchmembran umgeben oder durch
diese gebildet ist. Ersteres ermöglicht
in einfacher Weise eine materialmäßige Entkopplung der außenseitigen
Begrenzung des Nutzkanals durch die flexible Innenhülse von
der innenseitigen Begrenzung des Druckkanals durch die innere Schlauchmembran.
Mit anderen Worten kann auf diese Weise die von der flexiblen Innenhülse bereitgestellte
Außenwand
des Nutzkanals spezifisch auf die Erfordernisse ausgelegt werden,
die sich für
den Nutzkanal als Arbeitskanal im Gebrauch des Schlauchs stellen,
während
die innere Schlauchmembran primär
auf die Abdichtfunktion für
das Druckmedium ausgelegt werden kann. Wenn sich die diesbezüglichen
Anforderungen decken, kann alternativ die innere Schlauchmembran
gleichzeitig als außenseitige
Begrenzung des Nutzkanals fungieren.
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Eine
vorteilhafte Ausführungsform
der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird nachfolgend
beschrieben. Hierbei zeigen:
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1 einen
teilweisen Halblängsschnitt
eines als Katheter verwendbaren versteifbaren Schlauchs in einem
geradlinigen Schlauchabschnitt und
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2 eine
Querschnittansicht längs
einer Linie II-II von 1.
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Die 1 und 2 veranschaulichen
einen versteifbaren Schlauch in Ansichten ähnlich denen z.B. der 3 und 4 der
Hauptpatentanmeldung. 1 zeigt einen geradlinigen axialen
Teil des Schlauchs im Halblängsschnitt,
die 2 einen Querschnitt durch den Schlauch. Die Abmessungen aller
gezeigten Elemente des Schlauchs sind nicht notwendigerweise maßstäblich, sondern
jeweils so wiedergegeben, dass die Bedeutung dieser Elemente für die Erfindung
ausreichend deutlich wird. Im übrigen
sei auf die Ausführungen
in der Hauptpatentanmeldung zu den dortigen Schlauchvarianten verwiesen,
die weitestgehend auch für
die vorliegende Schlauchvariante gelten.
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Auch
das vorliegend gezeigte Ausführungsbeispiel
ist beispielsweise als Katheter für medizinische Anwendungen
einsetzbar. Des Weiteren können
versteifbare Schläuche
gemäß der Erfindung auch
für andere
medizinische und nicht-medizinische Zwecke überall dort zum Einsatz kommen,
wo Bedarf an einem Schlauch besteht, der in seiner Biegefestigkeit
variabel gesteuert verändert
werden kann, d.h. von einem biegsameren Ausgangszustand in einen biegesteiferen,
versteiften Zustand und wieder in den biegsameren Ausgangszustand
zurückgebracht
werden kann. Dabei kann je nach Bedarf und Anwendungsfall der versteifte
Zustand mehrere biegesteifere Zustände mit verschiedenen erhöhten Biegefestigkeiten
umfassen, in die der Schlauch wahlweise gebracht werden kann, oder
es ist nur ein einziger biegesteiferer Zustand mit vorgebbarer erhöhter Biegefestigkeit
vorgesehen.
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Der
vorliegend in den 1 und 2 gezeigte
Schlauch beinhaltet ein inneres flexibles Element 1, z.B.
in Form einer mittigen Schraubenfeder, das in seinem Inneren einen
mittigen Nutz- bzw. Arbeitskanal 2 definiert. Das innere
Element 1 mit dem mittigen Nutzkanal 2 ist koaxial
von einem ringförmigen
Druckkanal 3 umgeben, der jeweils fluid- bzw. gasdicht
radial nach innen vom inneren Element 1 selbst oder von
einer dieses umgebenden inneren Schlauchmembran 4 und radial
nach außen
von einer äußeren Schlauchmembran 5 begrenzt
wird. Durch ein herkömmliches
Druckerzeugungsmittel kann über
eine geeignete Anschlussleitung ein Druckmedium, wie Druckluft oder
ein anderes Gas oder ein flüssiges
Druckmedium, in den Druckkanal 3 in gesteuerter oder geregelter
Weise eingespeist werden, wie in der Hauptpatentanmeldung erläutert. Beispielsweise
kann als Anschlusselement in nicht gezeigter Weise stirnseitig am
Druckkanal eine geeignete Ringdüse
angeordnet sein. Zum besseren Verständnis sind vorliegend gleiche
Bezugs zeichen für
diejenigen Komponenten gewählt,
die denen der Schlauchvarianten gemäß Hauptpatentanmeldung identisch
oder funktionell äquivalent
entsprechen.
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Die äußere Schlauchmembran 5 ist
von einer flexiblen Versteifungselementanordnung umgeben, die eine
flexible Außenhülse in Form
eines Außenversteifungsschlauchteils 9c aus
Drahtgeflechtmaterial und ein flexibles Innenversteifungsschlauchteil 10a ebenfalls
aus Drahtgeflechtmaterial umfasst, das in einen Ringspalt passender
Weite zwischen der äußeren Schlauchmembran 5 und
dem Außenversteifungsschlauchteil 9c eingebracht
ist.
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Die
innere und die äußere Schlauchmembran 4, 5 sind
aus flexiblem und dehnbarem Material gefertigt. Wenn daher im Druckkanal 3 durch
Einspeisen des Druckmediums 8 ein Überdruck erzeugt wird, d.h.
im gezeigten druckbelasteten Schlauchzustand, drückt die äußere Schlauchmembran 5 durch die
Wirkung einer radial nach außen
weisenden Druckkraftkomponente Fa unter Dehnung das angrenzende
Innenversteifungsschlauchteil 10a radial nach außen. Dadurch
wird sein Drahtgeflecht unter Druck fest gegen die Drahtgeflecht-Innenseite
des Außenversteifungsschlauchteils 9c angedrückt, so dass
eine Reib/Formschlussverbindung zwischen den beiden koaxialen Schlauchteilen 10a und 9c hergestellt
wird, wodurch der biegesteifere, versteifte Zustand des Schlauchs
bewirkt wird. Hierzu kann beispielsweise ein Überdruck im Bereich von etwa 5bar
bis etwa 40bar benutzt werden. Bei Ausführungsbeispielen mit mehreren
biegesteiferen Schlauchzuständen
kann zwischen diesen beispielsweise durch unterschiedlich hohe Überdrücke ausgewählt werden.
Bevorzugt ist in letzterem Fall auch die Reibungskontaktfläche zwischen
den die Versteifung bewirkenden flexiblen Versteifungselementen
geeignet auf die Bereitstellung mehrerer biegesteiferer Zustände abgestimmt.
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Speziell
ergibt sich die Reibschlussverbindung durch Berührkontakt der Außenseite
des Drahtgeflechts des Innenversteifungsschlauchteils 10a mit der
Innenseite des Drahtgeflechts des Außenversteifungsschlauchteils 9c.
Durch die Reib-/Formschlussverbindung stabilisiert der Innenversteifungsschlauchteil 10a den
Außenversteifungsschlauchteil 9c in
seinem Längsverlauf
auch in gegebenenfalls gekrümmten
Abschnitten.
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Durch
den Überdruck
im Druckkanal 3 wird außerdem die optionale innere
Schlauchmembran 4 radial nach innen gegen das nutzkanalbildende
innere Element 1 mit radial nach innen weisender Druckkraftkomponente
Fi gedrückt,
die sich dadurch von außen
eng an diese anlegt. Die innere Schlauchmembran 4 fungiert
auf diese Weise nicht nur als fluiddichte Trennung des ringförmigen Druckkanals 3 vom
mittigen Arbeitskanal 2, sondern sie sichert zusätzlich das
innere Element 1 zuverlässig
vor jeglicher radialer Aufdehnung in Fällen, in denen im Gebrauch
des Schlauchs ein gewisser Überdruck
im Arbeitskanal 2 auftritt, und stützt sie in ihrem Längsverlauf,
auch in gekrümmten
Abschnitten, siehe hierzu auch die Ausführungen in der Hauptpatentanmeldung
zu insoweit äquivalenten
Schlauchvarianten.
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Wenn
ausgehend vom versteiften Schlauchzustand der Druckkanal 3 wieder
vom Überdruck
entlastet wird, d.h. das Druckmedium bis zum Druckausgleich aus
dem Druckkanal 3 abgelassen wird, geht der Schlauch wieder
in seinen biegsameren Ausgangszustand zurück, in welchem die optionale
innere Schlauchmembran 4 das innere Element 1 lose umgibt
und das Innenversteifungsschlauchteil 10a drucklos im Ringspalt
zwischen der äußeren Schlauchmembran 5 und
dem Außenversteifungsschlauchteil 9c liegt.
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Im
Anwendungsbeispiel als Katheter wird der Katheterschlauch in seinem
druckentlasteten, biegsameren Ausgangszustand in einen Gewebekanal
eines menschlichen oder tierischen Körpers eingeführt, was aufgrund
der relativ geringen Biegefestigkeit problemlos möglich ist.
Wenn der Katheterschlauch eingeführt
ist, wird der Überdruck
im Druckkanal 3 erzeugt, wodurch der Schlauch unter Beibehaltung
und Stabilisierung seines sich durch das Einführen in den Gewebekanal ergebenden
Längsverlaufs
mit im Allgemeinen geradlinigen und gekrümmten Abschnitten in seinen
biegesteiferen, versteiften Zustand gebracht wird. In diesem Zustand
werden dann die Arbeitsgänge
durchgeführt,
zu deren Zweck der Katheterschlauch gelegt wurde, wozu der auch im
versteiften Schlauchzustand unverändert bestehende Arbeitskanal 2 genutzt
werden kann, z.B. um Funktionsinstrumente, Funktionsgegenstände, flüssige oder
gasförmige
Medien von außen
in den Gewebekanal einzubringen und/oder Gewebepartikel, Körperflüssigkeiten
oder dergleichen aus dem Gewebekanal zu entnehmen. Nach Abschluss
dieser Arbeiten wird der Druckkanal 3 druckentlastet, so
dass der Katheterschlauch wieder seinen biegsameren Ausgangszustand
einnimmt und problemlos aus dem Gewebekanal herausgezogen werden
kann.
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Zusammenfassend
stellt die Erfindung somit einen versteifbaren Schlauch bereit,
der in seinem Steifigkeitszustand gesteuert und definiert zwischen einem
Zustand geringer Biegefestigkeit und mindestens einem Zustand erhöhter Biegesteifigkeit
verändert
werden kann, indem ein Überdruck
in einem Druckkanal erzeugt wird, der getrennt von einem Nutzkanal
vorgesehen ist. Durch den Überdruck
werden flexible Versteifungselemente schlauchformversteifend z.B.
durch Reib- und/oder Formschluss aneinandergedrückt. Die flexiblen Versteifungselemente beinhalten
ein flexibles Außenversteifungsschlauchteil
und ein flexibles Innenversteifungsschlauchteil jeweils aus einem
Drahtgeflecht- bzw. Drahtgewebematerial. Das Innenversteifungsschlauchteil
kann Zugkräfte
aufnehmen und stabilisiert durch Reib- und/oder Formschluss den
gegebenenfalls gekrümmten
Längsverlauf
des Außenversteifungsschlauchteils
und damit des Schlauchs insgesamt. Im übrigen gelten die in der Hauptpatentanmeldung genannten
Vorteile und Wirkungen in gleicher Weise für die vorliegende Schlauchvariante.
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In
nicht gezeigten, weiteren alternativen Ausführungsformen der Erfindung
ist der flexible Innenversteifungsschlauchteil auf der Außenseite
der äußeren Schlauchmembran
oder auf der Innenseite der flexiblen Außenhülse vorgefertigt, d.h. daran
angebracht oder als integrierter Teil derselben gebildet.