DE1816973A1

DE1816973A1 - Biegsame Rohranordnung,insbesondere zur Verwendung in einem Endoskop

Info

Publication number: DE1816973A1
Application number: DE19681816973
Authority: DE
Inventors: Nagashige Takahashi
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1967-12-26
Filing date: 1968-12-24
Publication date: 1969-07-17
Also published as: US3583393A; DE1816973B2

Description

PATENTANWALT DR. GERHARD SCHAEFER DIPLOMPHYSIKER

8023 München -Pullach Seitnerstraße 13 Telefon 7 93 09 01

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OLXMPIiS OPTICAL COMPANY LIMITED ^"2_t Hatagaya 2-chome SMbuya-ku T α k y ο

Biegsame Rohranordnung;, insbesondere zur ¥erwendung In feinem Endoskop

Erfindung teetrifft eine biegsame Rohranordnung* inabe-

zur ¥erwendung in einem Endaskap,, bestehend aus einer Anzahl dünnwandiger zylindrischer Segmente etwa desselben Durchmessers« bei denen die Endkanten so abgeschrägt sind, daß mindestens ein vorspringender Teil vorhanden ist* und die in Heihe hintereinander angeordnet sind.

Bei Endaskopen ist es bekannt« ein langgestrecktes biegsames

Rohr zu verwenden, um einen vorderen Endteil mit einem Kontrollgehäuse zu verbinden, von dem aus der vordere Endteil betätigt werden kann. Der vordere Endteil ist so auegebildet, daß er in einen Hohlraum eines lebenden Körpers oder dgl. eingeführt werden kann. Er ist mit einem Objektiv versehen, mit dem das Bild des zu beobachtenden Objekte auf die vordere Endfläche eines optieohen BildUbertragungssyeteras, beispielsweise eines Qlasfasersystems, fokussiert wird, das sich duroh die langgestreckte flexible Rühre vom vorderen Endteil zum Steuergehäuse erstreckt. Pas durch das optisehe Bi^Übertragungssystem auf dessen hinter Endfläche übermittelte Bild wird durch ein Okular betrachtet« das im Kontrollgehäuse vorgesehen ist. Außerdem ist ein optisches Beleuchtungssystem vorgesehen, das sich ebenfalls durch die flexible Röhre erstreckt, mit dem das Objekt von dem vorderen Endteil aus beleuchtet werden kann.

In einem derartigen Endoskop ist zwischen dem vorderen Endteil und dem vorderen Ende der langgestreckten flexiblen Röhre ein biegsamer Rohrabschnitt vorgesehen. In diametral entgegengesetzter Lage erstrecken sich zwei Steuerkabel durch den biegsamen Rohrabschnitt und die langgestreckte flexible Röhre. Die vorderen Enden dieser Steuerkabel sind mit dem vorderen Endteil verbunden, während die hinteren Enden mit

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•inta Steuermeohaniemus Im Kontrollgehäuee verbunden Bind. Die Steuerkabel können Über den Steuermeoh&nisraus manuell betätigt werden und steuern zur Erleichterung der Beobachtung eines Objekte die Biegung des biegsamen Rohrabsohnitts.

Um das Objekt richtig beobachten zu können, muß die Lunge des biegsamen Rohrabsohnitts so kurz wie möglich gemacht werden. Der Innere Durchmesser- dieses biegsamen Rohrabsohnltts

muß so groß wie möglich sein, um genügend Raum für das optisehe BlldUbertragungssystem, das optische Beleuchtungssystem und für Röhren sur Einführung von Pinzetten und dgl., die die Beobachtung des Objekts unterstützen, zu geben. Da die äußeren Durohmesser des vorderen Endteilβ des Endoakops, des biegsamen Rohrabschnitts und d®r langgestreckten flexiblen Röhre außerordentlich begrenzt sind, damit diese Elemente leicht in den Hohlraum eines lebenden Körpers .oder dgl. eingeführt werden können, ohne den Durchgang<, der zu dem Hohlraum führt, zu verletzen oder Schmerzen hervorzurufen, muß die Wandstärke des biegsamen Rohrabsohnitts so dünn wie möglich sein.

Zu diesem Zweck ist es .bekannt, den biegsamen Rohrabschnitt so aufzubauen, daß eines von zwei zylindrischen Segmenten, die den biegsamen Rohrabschnitt bilden, an seiner Endkante mit zwei entgegengesetzt angeordneten Stegen versehen 1st,

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die mit der entgegengesetzten Endkante des anderen der beiden zylindrischen Segmente In Verbindung stehen, wobei die Stege drehbar mit der entgegengesetzten Endkante des anderen Segments durch an diesen befestigte Drehbolzen verbunden sind. Da die Drehbolzen in radialer Richtung des Segments eine beträchtliche Länge haben müssen, um den Steg richtig zu fUhren, muß der innere Durchmesser des Segments im Vergleich zum äußeren Durchmesser notwendigerweise verringert werden. Dieser äußere Durohmesser ist seinerseits dadurch begrenzt, daß die Segmente in den Hohlraum eines lebenden Körpers eingeführt werden müssen. Hierdurch ist der in Segmenten verfüg-

bare Raum für die Aufnahme der vorgenannten, verschiedenen Elemente stark verringert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorbeschriebenen Nachtelle zu vermelden und eine biegsame Rohranordnung Insbesondere für Endoskope zu schaffen, die einfach Im Aufbau und zuverlässig im Betrieb ist.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst« daß der vorspringende Teil gabelförmig ausgebildet 1st, wobei der eine Schenkel der Gabel radial nach außen und der andere Schenkel radial nach innen abgekröpft ist, so daß die Schenkel des einen Segments an der Außen- bzw. Innenfläche des benachbarten Segments anliegen.

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Von besonderem Vorteil ist, daß die erfindungsgemMÖe Rohran-Ordnung keinerlei Anlenkungsmittel oder Drehbolzen für die Drehbewegung benötigt, wodurch ein großer Raum für den Einbau der vorgenannten verschiedenen Elemente im Innern der Segmente geschaffen wird.

Die biegsame Rohranordnung nach der vorliegenden Erfindung kann als Folge der Drehbewegung zwischen benachbarten Segmenten, deren Gabeln ineinandergreifen, nach Wunsch gebogen werden. Die Wandstärke der Segmente wird dabei minimal gehalten, da keine zusätzlichen Anlenkungsmittel oder Drehbolzen vorgesehen werden müssen, Hierdurch bleibt in den Segmenten ein Maximum an Raum für die Anordnung verschiedenartiger Elemente verfügbar.

Gemäß einer vorteilhaften Ausbildung der Erfindung ist Jedes Segment an jeder Kante mit zwei diametral entgegengesetzt angeordneten OabeIn versehen und die Gabeln der Segmente fluoh- j ten miteinander. Die Gabeln benachbarter Segmente stehen miteinander in Eingriff und es sind Haltemittel vorgesehen, die ein Auseinandergehen der einzelnen Segmente verhindern. Als Haltemittel kann eine weiche flexible Röhre vorgesehen sein, die die biegsame Rohranordnung eng umgibt. Das Haltemittel kann weiterhin zwei flexible, nicht dehnbare Kabel aufweisen, die sich axial längs der Gabeln der in Reihe angeordneten Segmente erstrecken und die vorzugsweise an den beiden Endsegmenten befestigt sind.

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Bel der erfindungsgemäflen Rohranordnung sind Steuerka.be 1 vorhanden, die sich axial an diametral entgegengesetzten Seiten der biegsamen Rohranordnung erstrecken und deren Verbindungslinie rechtwinklig zu der der Gabeln verläuft, wobei je ein Ende der Steuerkabel an einer Stelle befestigt' ist, die nahe einem der Segmente ist, während das andere Ende der Steuerkabel sich Über das andere Endsegment hinaus erstreckt, so daß es von außerhalb der biegsamen Rohranordnung bedient werden kann.

Bei der erfindungsgemäßen Rohranordnung sind ferner Mittel vorgesehen, die verhindern, daS die flexiblen, aber nicht dehnbaren Kabel bezüglich der Segmente auf deren Umfang verschiebbar sind. Diese Mittel können als Preflsohnitt-Einsenkungen ausgebildet sein, die sich in der Wand jedes Segments befinden und die an den Preßschnittkanten öffnungen aufweisen, durch die die Kabel hindurchgehen. Bei einem praktisch realisierten Ausführungsbeispiel werden die als zusätzliche Haltemittel verwendeten Kabel durch diese Einsenkungen hindurchgeführt. Die Mittel zur Verhinderung der Verschiebung der Kabel können auch aus axial sich erstreckenden eingeprägten Rinnen bestehen, die durch Eindrucken der Wand jedes der Segmente gebildet sind. Bei einem praktischen AusfUhrungsbeispiel werden in solchen Rinnen die Steuerkabel geführt.

Die biegsame Rohranordnung nach der vorliegenden Erfindung

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kann in seiner Biegung gesteuert werden durch alternatives Betätigen der Steuerkabel von außerhalb der biegbaren Rohranordnung.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung können dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel entnommen werden» Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Endoskops, das die biegsame Rohranordnung nach der vorliegenden Erfindung aufweist;

Fig. 2 einen Schnitt längs der Achse einer bevorzugten AusfUhrungsform einer biegsamen Rohranordnung nach der vorliegenden Erfindungj

Fig. 3 einen Querschnitt längs der Linie III-III in Fig. 2j

Fig» 4 eine teilweise perspektivische Ansicht der Einzelheiten der Gabel des dünnwandigen zylindrischen Segments &@r biegsamen Rohranordnung und die Weise, wie die Qfibeln benachbarter Segmente miteinander in Verbindung stehen, um eine Drehbewegung gegeneinander ssu ermögliahen.

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Wie in Fig. 1 dargestellt, ist d.ie biegsame Rohranordnung 1 nach der vorliegenden Erfindung zwischen dem hinteren Ende des vorderen Endteile 2 eines Endoskops und dem vorderen Ende der langgestreckten Röhre j5, die vorzugsweise flexibel ist, angeordnet. Das hintere Ende der langgestreckten Röhre j5 ist mit dem Steuergehäuse 4 durch einen Griffteil 5 verbunden. Der vordere Endteil 2 ist mit einem Beobachtungsfenster β

£ und einem Beleuchtungsfenster 7 versehen. Das Licht, das durch das Beleuchtungsfenster 7 austritt und das zu beobachtende Objekt beleuchtet, wird duroh die langgestreokte Röhre zum vorderen Endteil 2 durch ein optisches Lichtleitersystem, beispielsweise ein optisches Glasfasersystem, welches sich durch die langgestreckte Röhre 3 erstreckt, geleitet. Es stammt von einer (nicht gezeichneten) Lichtquelle oder es wird im vorderen Endteil 2 von einer darin angeordneten Lampe erzeugt, welche von einer elektrischen Stromquelle (nicht gezeichnet) durch Leitungsdrähte mit Strom versorgt wird, die

W sich durch die langgestreckte Röhre .5 erstrecken. Das Licht vom Objekt tritt durch das Beobachtungsfenster 6 ein und fällt mit Hilfe eines reflektierenden optischen Systems, beispielsweise eines Prismas, das ebenfalls im vorderen Endteil vorgesehen ist, auf eine Objektivlinse im vorderen Endteil 2. Hierdurch wird das Bild des Objekts auf das vordere Ende eines optischen BildUbertragungssystems, beispiels weise eines Glasfasersysteins, welches sich durch die langgestreckte Röhre 3 zum SteuergthKuse 4 erstreckt, fokussiert.

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Das Bild dee Objekts, das auf das hintere Ende des optischen BlldUbertragungssystems Übertragen wird« kann durch ein Okular 9 betrachtet werden, das im Steuergehäuse 4 angeordnet ist.

Wie im folgenden im einzelnen beschrieben, wird die biegsame Rohranordnung 1 nach der vorliegenden Erfindung in ihrer Biegung gesteuert durch zwei Steuerkabel 7a und Tb* die sich an diametral entgegengesetzten Seiten durch die langgestreckte Röhre > erstrecken. Das vordere Ende jedes der Steuerkabel 7a, 7b ist bei 7a bzw. 7b fest mit dem hinteren Ende des vorderen Endteils 2 verbunden, während das hintere Ende jedes Steuerkabeis 7& bzw. 7b mit einem Steuermechanismus im Steuergehäuse 4 verbunden ist, der durch einen Knopf 8, der im Steuergehäuse 4 vorgesehen 1st, manuell betätigt werden kann. Wenn das'Steuerkabel 7a durch Betätigung des Knopfes 8 in Richtung des Pfeiles χ gezogen wird, wird die biegsame Rohranordnung 1 in die Richtung gezogen, die duroh den Pfeil a bezeichnet wird, während sie in dit durch den Pfeil b bezeichnete Richtung gezogen wird, wenn das Steuerkabel 7b in die vom Pfeil χ angezeigt· Richtung gezogen wird.

Di« Fig- 2 bis 4 zeigen im einzelnen die Konstruktion einer bevorzugten Ausftlhrungsform einer biegsamen Rohranordnung 1 nach der vorliegenden Erfindung. Si· umfaßt «ine Viels&hl von

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dünnwandigen zylindrischen Segmenten 10 und 10'« die im wesentlichen denselben Aufbau und dieselbe Größe haben und die in Reihe hintereinander angeordnet sind. Wie dargestellt, ist jede der entgegengesetzten beiden Endkanten jedes Segmente von zwei entgegengesetzt liegenden Punkten an jeder Endkante aus abgeschrägt, so daß zwei diametral entgegengesetzt liegende erhabene Teile gebildet werden» Wie dargestellt, fluchten die entgegengesetzt liegenden erhabenen Teile einer Kante jedes Segments 10 axial mit denen der entgegengesetzten Endkante des benachbarten Segments 10. Die äußerste Endkante Jedes der äußersten beiden Segmente 10' 1st jedoch flach abgeschnitten in Richtung der Normalen zur Achse des Segments 10', um die Verbindung mit dem hinteren Ende des vorderen Endteils 2 oder des Verbindungsgliedes 11« das am vorderen Ende der langgestreckten Röhre 3 vorgesehen ist, zu erleichtern. Jede der diametral entgegengesetzten erhabenen Teile der Segmente 10 wie auch der diametral entgegengesetzten Teile der Segmente 10' sind mit einer dabei 11 versehen, die zwei Sahenkel 11a und 11b aufweist. Wie am besten der Fig. 4 entnommen werden kann, 1st der Schenkel 11a aus der Fläche der Wand des Segments naoh außen abgekröpft, woduroh er mit der Äußeren Oberfläche des benachbarten Segment· in Berührung steht, während der Sohenkel lib radial naoh innen abgekröpft ist, so daß er an die innere Oberfläche des benachbarten Segments angepaßt ist, Duroh Eingriff der Oabel 11 an der Endkante

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eines Segments mit der zugehörigen Gabel 11 in der entgegengesetzten Endkante des benachbarten Segmente sind die benachbarten beiden Segmente 10 und 10' schwenkbar gekoppelt. Die so aufgebaute Rohranordnung kann wegen des drehbaren Eingriffs der aneinander liegenden Gabeln 11 nach Wunsch gebogen werden.

Der innere Durchmesser der Rohranordnung ist hierbei ein Maximum, da es nicht notwendig ist, irgendwelche Anlenkmlttel oder ä Drehbolzen für die schwenkbare Verbindung der Segmente vorzusehen.

Um zu vermeiden, daß die miteinander in Verbindung stehenden Gabeln 11 außer Eingriff kommen, genügt es, die Rohranordnung mit einer weichen flexiblen Röhre 12 zu überziehen, die in enger Berührung mit der zusammengebauten Rohranordnung steht und die relative Bewegung der Endsegmente in Beziehung auf die weiche flexible Röhre 12 verhindert, während die Biegebewegung der zusammengebauten Rohranordnung zusammen mit der welchen fle- ' xiblen Röhre 12 möglich ist. Wie dargestellt, ist eines der Endsegmente 10* der zusammengebauten Röhre mit dem hinteren Ende des vorderen Endteils 2 des Endoskops verbunden, während das andere der Segmente 10* mit dem Verbindungsglied 11 verbunden ist. Das vordere Ende der weichen flexiblen Röhre 12 1st wasserdicht mit dem hinteren Ende des vorderen Endteils 2

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verbunden, während das hintere Ende der Röhre 12 wasserdicht mit dem Verbindungsglied 11 verbunden ist, so daß die gesamte Anordnung wasserdicht in dem Endoskop angeordnet 1st.

Um sicher zu verhindern, daß die in Eingriff stehenden Gabeln 11 außer Eingriff kommen, können zwei flexible, aber nicht dehnbare Kabel vorgesehen werden, die an diametral entgegent gesetzten Seiten in der Rohranordnung längs der Linien, die durch die axial angeordnete Reihe von Gabeln gehen, verlaufen.'

In Jedem der Segmente 10, 10* sind an den Stellen, wo das Kabel 13 hindurohgeht, durch Preßschnitt hergestellte Ein· Senkungen 10a vorgesehen, die öffnungen an den Preßsohnittkanten aufweisen. Das Kabel 13 endet ein kurzes Stück nachdem es durch die Einsenkung 10ain Jedem der Endsegraente 10' hindurchgegangen ist. Das Kabel 13 let dort an den mit 13a und 13b bezeichneten Stellen beispieleweise durch Verlöten mit dem Segment 10' verbunden, so daß die Rohranordnung daran gehindert ist, auseinanderzufallen, während das Biegen der Rohranordnung möglioh 1st.

Um dae Biegen der Rohranordnung zu steuern, erstrecken eich zwei Steuerkabel 7a und 7b länge der Rohranordnung, wobei die vorderen Enden 7a' und 7b* mit dem hinteren Ende des vorderen Endteils 2 fest verbunden sind» Die Steuerkabel 7a

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und 7b sind an entgegengesetzten Seiten der Rohranordnung angeordnet. Ihre Verbindungslinie verläuft normal zur Verbindungslinie der diametral entgegengesetzten Gabeln 11 an jeder Kante der Segmente 10. Um zu verhindern, daß die Steuerkabel 7a und 7b in Bezug auf die Segmente 10 und 10' längs des Umfangs verschoeben werden, sind axial verlaufende Vertiefungen 10b in den Segmenten 10 und 10* vorhanden, die beispielsweise durch Eindrücken der Segmente an diesen Stellen gebildet werden.

Das hintere Ende jedes der Steuerkabel 7a und 7b erstreckt SiOh durch die langgestreckte Röhre 3 zum Steuergehäuse 4 und ist mit einem darin angeordneten Steuermeohanismus verbunden. Wie im vorstehenden beschrieben, können die Steuerkabel 7a und 7b mit Hilfe des Knopfes 8 manuell betätigt werden, so daß eines der Kabel gespannt ist, während das andere gelöst ist.

Um den Betrieb der Steuerkabel 7a und 7b sicherzustellen, sind enggewiokelte, nicht zusammenziehbare, spiralförmige Röhren l4a und l4b vorgesehen, die sich durch die langgestreckte Röhre 3 vom Steuergehäuse 4 zum hinteren Ende der Rohranordnung 1 erstrecken. Die Steuerkabel 7a und 7b sind durch zugehörige Spiralröhren l4a und 14b geführt. Dies stellt sicher, daß die Bewegung der Steuerkabel 7a, 7b,

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wie sie durch den Steuermechanismus an den hinteren Enden der Spiralröhren l4a und 14b gegeben 1st, unabhängig von der Biegung der langgestreckten Rühre 3 exakt auf die vorderen Enden der Steuerkabel 7a und 7b Übertragen wird.

Daher kann durch abwechselnde Betätigung der Steuerkabel 7a und 7b die Rohranordnung 1 In der Richtung gebogen werden» - In der ein gespanntes Steuerkabel vorhanden 1st.

Die Erfindung ist im vorstehenden an Hand eines bevorzugten AusfUhrungsbeispiels beschrieben worden. Es ist Jedoch klar, daß eine Endkante des Segments 10 normal zu seiner Achse flach ausgebildet sein kann an Stelle zweier diametral entgegengesetzter erhabener Teile, wenn die entgegengesetzte Endkante des benachbarten Segments mit einem entgegengesetzten erhabenen Teil versehen ist»

P Auch können die Einsenkungen 10a wie auch die Vertiefungen 10b in umgekehrten Richtungen als dargestellt gebildet sein, um die Kabel 13 oder 7a und 7b richtig zu fUhren.

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Claims

Patent ansprüohe

1) Biegsame Rohranordnung, insbesondere zur Verwendung in einem Endoskop« bestehend aus einer Anzahl dünnwandiger zylindrischer Segmente etwa desselben Durchmessers, bei denen die Endkanten so abgeschrägt sind, daß mindestens ein vorspringender Teil vorhanden ist, und die in Reihe hintereinander angeordnet -sind, dadurch gekennzeichnet, daß der vorspringende Teil gabelförmig (11) ausgebildet ist, wobei der eine Schenkel der Gabel (lla) radial nach außen und der andere Schenkel (Hb) radial naoh innen abgekröpft ist, so daß die Schenkel des einen Segments an der Außen- bzw. Innenfläche des benachbarten Segments anliegen.
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2) Biegsame Rohranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Segment (10) an Jeder Kante mit zwei diametral entgegengesetzt angeordneten Oabeln (11) versehen ist und die Gabeln (11) der Segmente (10) miteinander fluchten.

3) Biegsame Rohranordnung nach Anspruch 1 oder 2, daduroh gekennzeichnet, daß die Oabeln (H) benachbarter Segmente (10) miteinander in Eingriff stehen und daß Haltemittel (12) vorgesehen sind, die ein Auseinandergehen der einzelnen Segment· verhindern.

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4) Biegsame Rohranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Haltemittel eine welche flexible Röhre (12) vorgesehen ist, die die biegsame Rohranordnung eng umgibt*

5) Biegsame Rohranordnung nach Anepruch 3 oder 4, daduroh gekennzeichnet, daß die Haltemittel weiterhin zwei fle~

* xible, nicht dehnbare Kabel (13) aufweisen, die eioh axial länge der Gabeln (11) der In Reihe angeordneten Segmente (10) erstreoken und vorzugsweise an den beidseitigen Endsegmenten (IQ¹) befestigt sind (12a, 13b).

6) Biegsame Rohranordnung naoh einem der vorhergehenden Ansprüche* dadurch gekennzeichnet» dafl Steuerkabel (7a, 7b)

. vorhanden sind, die sloh axial länge der biegsamen Rohranordnung an diametral entgegengesetzten Seiten derselben erstrecken und deren Verbindungslinie rechtwinklig zu der w der Gabeln verläuft, hobei je ein Snde (7a¹, 7b¹) der Steuerkabel (7a, 7b) an einer Stelle befestigt ist, die nahe einem der Endsegment· (1O⁹) ist, während das andere End· der Steuerkabel eich über das andere Endsegment (10*) hinaus erstreokt, so dafl ·■ von auBerhalb der biegsamen Rohranordnung bedient werden kann.

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■ 7) Biegsame Rohranordnung nach den Ansprüchen 5 und/oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, die verhindern, daß die flexiblen, aber nicht dehnbaren Kabel (7a, 7bj 15) bezüglich der Segmente (10, 10') auf deren Umfang verschiebbar sind.

8) Biegsame Rohranordnung nach Anspruoh 7#"dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Verhinderung der Verschiebung der Kabel (IJ) als Preßschnitt-Einsenkungen (10a) ausgebildet sind, die sich in der Wand jedes Segments (10) befinden und die an den Preßschnittkanten Öffnungen aufweisen, durch die die Kabel (13) hindurchgehen.

9) Biegsame Rohranordnung nach Anspruch 7p daduroh gekennzeichnet, daß 'die Mittel zur Verhinderung der Verschiebung der Kabel (7a; 7b) axial sioh erstreckende, eingeprägte Rinnen (!Ob) sind, die duroh Eindrücken der Wand jedes" der Segmente (10) gebildet sind, in denen sich das Kabel (7a, 7b) erstreckt.

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