DE4438944A1

DE4438944A1 - Endoskop

Info

Publication number: DE4438944A1
Application number: DE4438944A
Authority: DE
Inventors: Joerg Diener
Original assignee: Richard Wolf GmbH
Current assignee: Richard Wolf GmbH
Priority date: 1994-10-31
Filing date: 1994-10-31
Publication date: 1996-05-02
Anticipated expiration: 2014-11-01
Also published as: DE4438944C2; US5683348A

Description

Die Erfindung betrifft ein mindestens abschnittsweise flexibles Endoskop mit den im Oberbegriff des Anspruches 1 aufgeführten Merkmalen.

Endoskope dieser Art sind zahlreich bekannt. Grundsätzlich unter scheidet man hier je nach Bauart solche Endoskope, die einen hohlen Schaft aufweisen, in denen Kanäle in Form von Rohren eingelegt sind - nachfolgend Hohlschaftendoskope genannt - und solche, die aus Vollmaterial bestehen, d. h., bei denen Kanäle durch entsprechende Längsausnehmungen im Vollmaterial gebildet sind - nachfolgend Vollschaftendoskope genannt.

Ein Vollschaftendoskop ist beispielsweise aus DE 42 22 271 A1 bekannt. Hier wird der Verbund zwischen den einzelnen Licht leitern, Kanälen etc. durch ein umgebendes, in der Regel aus Kunststoff bestehendes Trägermaterial gebildet. Bei einem solchen Endoskop ist es bekannt, durch entsprechende Kombination von Materialien unterschiedlicher Flexibilität und Elastizität eine Schaftausbildung zu erreichen, die zwar biegsam aber im übrigen so federelastisch ist, daß sie selbsttätig in die ursprüngliche Posi tion, in der Regel die gestreckte, zurückkehrt.

Derartige Vollschaftendoskope haben sowohl hinsichtlich der Kon struktion als auch hinsichtlich der Handhabung Vor- und Nachtei le, so daß es Anwendungsfälle gibt, in denen Hohlschaftendoskope gewünscht sind. Hohlschaftendoskope sind jedoch in der Regel nicht flexibel, sie können materialbedingt ohnehin nur in großen Krümmungsradien geführt werden, andernfalls muß der Außen schaft mit einer zusätzlichen Armierung versehen werden, welche das Auftreten unzulässig hoher Zugspannungen vermeidet. Ein solches Endoskop ist beispielsweise aus DE 10 19 948 bekannt.

Aus DE 29 12 086 A1 ist es bekannt, ein flexibles Technoskop in Hohlschaftbauweise herzustellen. Es handelt sich hierbei jedoch nicht um ein typisches Hohlschaftinstrument, da der Schaftaufbau mehrlagig im Verbund mit Stahl und Kunststoff erfolgt. Es han delt sich hierbei also um einen armierten Kunststoffschaft. Diese Armierung wird in den Kunststoff eingegliedert, damit sich eine möglichst glatte Umfangsfläche ergibt. Des weiteren ist dort be schrieben, eine Schraubenfeder innerhalb des Schaftes vorzusehen, die es ermöglicht, daß dieser sich nach der Biegung selbsttätig in die gestreckte Lage zurückbewegt.

Abgesehen davon, daß der Schaftaufbau durch die Sandwich-Bau weise recht aufwendig und auch auftragend ist, ergibt sich beim Eingliedern einer zusätzlichen Schraubenfeder eine vergleichs weise große Wanddicke des Schaftes, die letztlich dazu führt, daß ein so ausgebildetes Endoskop einen deutlich größeren Außen durchmesser aufweist als beispielsweise ein übliches starres Hohl schafttechnoskop.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Endoskop der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß bei einfachem Aufbau eine weitere Redu zierung des Durchmessers möglich ist.

Gemäß der Erfindung wird dies dadurch gelöst, daß bei einem Hohlschaftendoskop der Außenschaft aus einem superelastischen Werkstoff besteht und dieser Schaft so dimensioniert ist, daß das Endoskop selbsttätig in die Ursprungsform rückstellend ist.

Mit der erfindungsgemäßen Lösung wird die Konstruktion eines flexiblen oder teilflexiblen Endoskop es zur Verfügung gestellt, welche hinsichtlich der Durchmesserabmessungen besonders klein bauend ist, auch insofern also die typischen Vorteile eines Hohl schaftendoskopes nutzt, jedoch auf der anderen Seite die Handha bungsvorteile flexibler und selbsttätig rückstellender Endoskope, wie sie sonst nur aus dem Bereich der Vollschaftendoskope be kannt sind, bietet.

Der wesentliche Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht darin, daß ein ohnehin dringend erforderliches Bauteil, nämlich der Außenschaft, nicht, wie aus dem Stand der Technik (beispiels weise DE 29 12 086 A1) bekannt durch ein Federelement zum Zweck der Rückstellung ersetzt wird, sondern dieses Bauteil durch geeignete Werkstoffwahl einer weiteren Funktion zugeführt wird. Es leuchtet ein, daß auf diese Weise der Durchmesser des In strumentes auf ein Minimum reduziert werden kann.

Vorteilhaft ist das Instrument so ausgebildet, daß der Schaft nicht über seine gesamte Länge elastisch ist, sondern das distale Instru mentenende starr ausgebildet ist. Dies kann auf einfache Weise dadurch erfolgen, daß ein zur Fassung des Objektives ohnehin erforderliches Rohrstück am distalen Ende des elastischen Schaf tes eingesetzt wird. Um die Flexibilität des Instrumentes zu erhö hen, ist es von Vorteil, wenn die jeweils aus einer Vielzahl von Glasfaserleitern bestehenden Bildleiter und Lichtleiter verschieb bar innerhalb des Außenschaftes liegen. Hinsichtlich der Licht leiter bietet dies in der Regel keine Probleme, da ihre Ordnung zueinander nicht von Bedeutung ist. Für den Bildleiter hingegen ist es von entscheidender Bedeutung, daß die örtliche Zuordnung über dem Endoskopquerschnitt endseitig vor dem Objektiv sowie endseitig vor dem Okular übereinstimmt. Es ist deshalb zweckmä ßig, die Glasfasern des Bildleiters nur endseitig geordnet festzule gen, im übrigen jedoch nicht zu fixieren. Aus Gründen einer möglichst guten Ausnutzung des zur Verfügung stehenden Schaft querschnittes ist es zweckmäßig, den Lichtleiter so auszubilden, daß er den Bildleiter zumindest teilweise oder auch ganz umgibt.

Zweckmäßigerweise ist das Instrument proximalseitig starr ausge bildet. Hierzu ist proximalseitig ein Aufnahmeteil vorgesehen, in den der Schaft mündet. Aus diesem Aufnahmeteil ist in an sich bekannter Weise seitlich ein Beleuchtungsanschluß herausgeführt. Der Bildleiter ist dort optisch mit dem Okular verbunden.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Bildleiter zentrisch innerhalb des Schaftes angeordnet und der zwischen Bildleiter und Schaft verbleibende Freiraum durch den Lichtleiter ausgefüllt. Eine solche Ausführung hat den Vorteil, daß die Biegebeanspru chung auf den Bildleiter ungeachtet der Biegerichtung bei ver gleichbarer Auslenkung stets gleich groß ist.

Um das distale Ende des Endoskopes steuern, insbesondere ablen ken zu können, ist es von Vorteil, wenn mindestens ein Steuer draht innerhalb des Schaftes geführt ist, der am distalen starren Schaftteil festgelegt und dessen proximales Ende in einem an sich bekannten Steuermechanismus im Aufnahmeteil mündet. Derartige Steuerungen sind beispielhaft in DE 42 22 271 A1 oder DE 29 12 086 A1 beschrieben.

Als Werkstoff besonders geeignet für die Schaftherstellung ist eine Nickeltitanlegierung - auch als Memorymetall bekannt -, da diese nicht nur in hohem Maße flexibel ist, sondern auch besonders geringe Wanddicken ermöglicht. Schließlich ist die Korrosionsbe ständigkeit dieser Verbindung hervorzuheben.

Als vorteilhaftes Außendurchmesser-Wanddickenverhältnis wird der Bereich von 9/1 bis 15/1, vorzugsweise etwa 12/1 angegeben.

Es versteht sich, daß die erfindungsgemäße Ausbildung nicht nur bei einem Endoskop zur unmittelbaren Betrachtung durch das menschliche Auge einsetzbar ist, sondern auch bei einem soge nannten Videoendoskop, bei dem anstelle der aus Okular, Bildlei ter und Objektiv gebildeten Betrachtungsoptik distalseitig lediglich eine elektronische Bildaufnahmevorrichtung, z. B. ein CCD-Ele ment angeordnet ist, dessen Ausgangssignal über ein im Schaft geführtes Elektrokabel geleitet wird, das aufnahmeseitig in einen elektrischen Steckeranschluß mündet.

Die erfindungsgemäße Konstruktion erlaubt es, teilflexible oder flexible Endoskope, beispielsweise für Inspektionen im technischen Bereich (Technoskope) zu bauen, die eine Länge von z. B. 6 oder 10 m haben können, also Längen, die mit konventioneller Endo skoptechnik wegen mangelnder Steifigkeit nicht erzielbar sind.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 in schematischer Darstellung einen Längsschnitt des proximalseitigen Endoskopteiles,

Fig. 2 in vergrößerter Darstellung den Längsschnitt des distalseitigen Endoskopteiles,

Fig. 3 eine Ansicht auf die distale Stirnseite des Endoskopes und

Fig. 4 und 5 eine (zentrische) Ausführung des erfindungsgemäßen Endoskop es in Darstellung entsprechend den Fig. 2 und 3.

Der aus superelastischem Material, hier einer Nickeltitanlegierung gebildete rohrförmige Schaft 1 umfaßt einen aus einer Vielzahl von Glasfasern bestehenden Bildleiter 2 sowie einen ebenfalls aus einer Vielzahl von Glasleitern bestehenden Lichtleiter 3. Der Lichtleiter 3 umgibt den bei der Ausführung nach den Fig. 2 und 3 exzentrisch und bei der Ausführung nach den Fig. 4 und 5 zentrisch zur Endoskopachse 4 angeordneten Bildleiter 2 nahezu vollständig bzw. vollständig und füllt den zwischen Schaft und Bildleiter 2 gebildeten Freiraum aus. Die Fasern von Bildleiter 2 und Lichtleiter 3 sind etwa in dem Bereich, in dem das Instru ment flexibel ausgebildet ist, beweglich innerhalb des Schaftes 1 angeordnet. Lediglich der Bildleiter 2 ist endseitig jeweils so innerhalb des Schaftes festgelegt, daß eine bestimmungsgemäße Bildübertragung erfolgen kann. Der Schaft 1 hat ein Durchmesser- Dickenverhältnis von 12/1 und ist mit den darin befindlichen Glasfasern gut biegbar, bildet jedoch andererseits hohe Rückstell kräfte, die dafür sorgen, daß er, soweit möglich, in die langge streckte Ausgangslage zurückkehrt.

Das distalseitige Ende des Instrumentes wird durch ein im wesent lichen starres Rohrstück 5 gebildet, daß den gleichen Außenum fang wie der Schaft 1 hat sowie einen abgesetzten Teil, der in den Schaft 1 eingesetzt und darin festgelegt ist (siehe Fig. 2 bzw. 4). Innerhalb dieses Rohrstückes 5 ist ein Objektiv 6 angeordnet, das optisch mit dem distalen Ende des Bildleiters 2 verbunden ist. Weiterhin sind in diesem Rohrstück 5 die distalen Enden von Bildleiter 2 und Lichtleiter 3 festgelegt.

Proximalseitig mündet der Schaft 1 in einem starren Aufnahmeteil 7, in dem der Lichtleiter 3 seitlich zu einem Lichtleiteranschluß 8 herausgeführt ist. Das proximale Ende des Aufnahmeteiles 7 trägt die Okularoptik 9, die innerhalb des Aufnahmeteiles 7 mit dem proximalseitigen Ende des Bildleiters 2 optisch verbunden ist. Der proximalseitige Teil des Bildleiters 2 ist innerhalb eines hohlzylindrischen Bauteiles im Aufnahmeteil 7 mit Abstand vor der Okularoptik 9 festgelegt. Das Aufnahmeteil ist wie Fig. 1 zeigt, mehrteilig aufgebaut, so daß der Abstand zwischen der Okularoptik und dem proximalseitigen Bildleiterende zum Zweck der Einstellung der Optik veränderbar ist.

Das vorstehend beschriebene Endoskop ist ausschließlich als Betrachtungsinstrument geeignet. Es ermöglicht als Technoskop insbesondere die Betrachtung von Höhlen und Spalten sowie von langen und schmalen Zwischenräumen, die Biegungen und Krüm mungen aufweisen, die auch noch durch davorliegende Bauteile verdeckt sein können. Der Schaft 1 bedarf im Bereich von Biege stellen einer Zwangsführung, damit er diesen folgt. Dies ist in der Regel umproblematisch, nach Überwindung dieser Biegestellen kehrt der Schaft in seine geradlinige Ausgangsposition selbsttätig zurück.

Sollte sich das Überwinden der Hindernisse, das Einstellen der Biegung aufgrund geometrischer Verhältnisse als problematisch herausstellen, so kann das Instrument mit einer oder mehrerer zusätzlicher Steuervorrichtungen versehen werden, so daß das distale Instrumentenende, also der durch das Rohrstück 5 gebilde te starre Teil mittels eines Steuerdrahtes von proximalseitig her in eine vorbestimmte Richtung ablenkbar ist.

Es versteht sich, daß, soweit dies erforderlich oder zweckmäßig sein sollte, auch innerhalb des Schaftes 1 weitere Innenschäfte vorgesehen sein können, beispielsweise zum Durchführen von Bearbeitungsinstrumenten, Sonden oder zum Zu- bzw. Abführen von Flüssigkeiten oder Gasen.

Bezugszeichenliste

1 - Schaft
2 - Bildleiter
3 - Lichtleiter
4 - Achse
5 - Rohrstück
6 - Objektiv
7 - Aufnahmeteil
8 - Lichtleiteranschluß
9 - Okular

Claims

1. Mindestens abschnittsweise flexibles Endoskop, mit minde stens einem Bildleiter (2) mit einem distalseitig angeordneten Ob jektiv (6) und einem proximalseitig angeordneten Okular (9), mit mindestens einem Lichtleiter (3) und einem umgebenden Schaft (1), dadurch gekennzeichnet, daß der Schaft (1) aus einem supere lastischen Werkstoff besteht und derart dimensioniert ist, daß das Endoskop selbsttätig in die Ursprungsform rückstellend ist.

2. Endoskop nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaft im Bereich des Objektives (6) durch ein im wesentli chen starres Rohrstück (5) gebildet ist.

3. Endoskop nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß der Bildleiter (2) aus einer Vielzahl zumindest endseitig geordneter Glasfasern besteht und daß der Lichtleiter (2) aus einer Vielzahl von Glasfaserleitern besteht, wobei der Lichtleiter (3) den Bildleiter (2) zumindest teilweise umgibt.

4. Endoskop nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß der Schaft (1) proximalseitig in einem Aufnahmeteil (7) mündet, das seitlich einen Beleuchtungsanschluß (8) und proximalseitig zum Bildleiter die Okularoptik (9) auf nimmt.

5. Endoskop nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß der Bildleiter (2) zentrisch innerhalb des Schaftes (1) angeordnet ist.

6. Endoskop nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß innerhalb des Schaftes (1) mindestens ein Steuerdraht geführt ist, der nahe dem distalen Instrumenten ende festgelegt ist und dessen proximales Ende mit einem im Aufnahmeteil (7) angeordneten Steuermechanismus verbunden ist.

7. Endoskop nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß der Schaft (1) aus einer Nickeltitanle gierung besteht.

8. Endoskop nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß der Schaft (1) ein Außendurchmesser- Wanddickenverhältnis von 9/1 bis 15/1, vorzugsweise von etwa 12/1 aufweist.

9. Endoskop nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß anstelle der aus Okular, Bildleiter und Objektiv gebildeten Betrachtungsoptik eine elektronische Bildauf nahmeeinrichtung mit einer distalseitig angeordneten elektroni schen Bildaufnahmevorrichtung und durch den Schaft zur proxima len Seite geführte elektrische Verbindung vorgesehen ist.