DE69633320T2 - Ultraschall-Endoskop-Sonde - Google Patents

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Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Ultraschall-Endoskop-Sonden, mit denen ein Ultraschallwandler, der sich an der distalen Spitze eines Endoskops befindet, innerhalb des Körpers von einer externen Steuereinheit aus manipuliert wird.
  • In der US-amerikanischen Patentschrift 5.402.793 (Gruner et al.) wird eine multiplane TEE-Sonde beschrieben, bei der die Drehung des Ultraschallwandlers motorgesteuert erfolgt. Der Motor wird so gesteuert, dass der Wandler entweder im Uhrzeigersinn oder gegen den Uhrzeigersinn gedreht wird, und entweder mit einer hohen Drehgeschwindigkeit oder einer niedrigen Drehgeschwindigkeit. Der Motor wird automatisch auch so gesteuert, dass der Wandler in eine vorgegebene Ausgangsposition gefahren wird. Die Wandlerspitze der Sonde ist abnehmbar mit dem Gastroskopschlauch verbunden. In die akustische Linse vor dem Wandler ist eine Aluminiumfolie eingebettet, um die Wärme abzuleiten, die sich in der Linse ansammelt.
  • Insbesondere enthält der Gastroskopschlauch bei dieser multiplanen TEE-Sonde einen biegsamen Gelenkabschnitt, der aus einer Vielzahl von passenden zylindrischen Gliedern gebildet wird, die von einem Glied zum nächsten abwechselnde Schwenkachsen bilden. Der Schwenkbereich jedes Glieds in Bezug auf ein benachbartes Glied wird durch gegenüberliegende Anschläge begrenzt, die orthogonal zu den Schwenkpunkten der Glieder angeordnet sind. Die Anschläge werden durch eine Vielzahl von einander gegenüberliegenden und ineinander eingreifenden Fingern gebildet, um dem biegsamen Gelenkabschnitt Torsionsstabilität zu verleihen. Der biegsame Gelenkabschnitt wird vom Griff der Sonde aus gesteuert, wobei sich die Biegungsbegrenzungsanschläge in dem Griff befinden. Der biegsame Gelenkabschnitt kann in einer bestimmten gebogenen Position arretiert werden, jedoch wird die Arretierung durch die Kraft überwunden, die die Speiseröhre auf die Wandlerspitze ausübt, wenn die Sonde in arretierter und gebogener Stellung zurückgezogen wird. Wenn der biegsame Gelenkabschnitt arretiert ist, wird an dem Handgriff der Sonde und auf dem Display des Ultraschallsystem ein Hinweissignal angezeigt.
  • In der US-amerikanischen Patentschrift 5.479.930 wird eine Ultraschall-Endoskop-Sonde mit einem Ultraschallwandler an der distalen Spitze der Sonde beschrie ben. Die distale Spitze umfasst einen biegsamen Gelenkabschnitt, der nach oben/unten und rechts/links gebogen werden kann, so dass der Wandler aus der Ferne bewegt und auf eine Region des Körpers gerichtet werden kann, die der Benutzer abzubilden wünscht. Hat der Benutzer die distale Spitze mit ihrem Wandler einmal auf die gewünschte Weise gebogen, kann der biegsame Gelenkabschnitt in seiner gebogenen Position arretiert werden, während sich der Benutzer Ultraschallbilder ansieht, die aus den durch den Wandler empfangenen Echos erzeugt werden.
  • In der US-amerikanischen Patentschrift 3.788.303 wird ein Endoskop beschrieben, das einen Steuerabschnitt und ein biegsames distales Ende umfasst. Das Endoskop enthält einen vom Benutzer justierbaren Mechanismus, der an dem genannten Steuerabschnitt angeordnet und mit dem genannten distalen Ende gekoppelt ist, um die Biegung des genannten distalen Endes zu justieren. Es umfasst außerdem einen Bremsmechanismus, der an dem genannten Steuerabschnitt angeordnet und mit dem genannten Steuermechanismus gekoppelt ist, um eine Bremskraft auf den genannten Steuermechanismus auszuüben, damit das genannte biegsame distale Ende in einem gebogenem Zustand arretiert wird. Der Bremsmechanismus umfasst weiterhin einen Bremsschlitten und eine Ringmutter, um über einen Stift eine variable Bremskraft auf den Steuermechanismus auszuüben.
  • Gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung wird eine verbesserte Ultraschall-Endoskop-Sonde gemäß Anspruch 1 geschaffen, die einen Arretiermechanismus mit variabler Kraft umfasst. Der biegsame Gelenkabschnitt der distalen Spitze kann mit variablen Arretierkräften in einer gewünschten Position arretiert werden. Die variablen Arretierkräfte machen es möglich, dass der biegsame Gelenkabschnitt in Reaktion auf die Körperbewegung arbeitet, um eine Verletzung zu verhindern, wenn sich der Patient bewegt oder die Sonde versehentlich in arretierter gebogener Stellung aus einem Körperhohlraum des Patienten herausgezogen wird. Die Arretierkraft wird mittels einer Bremsoberfläche aus einem Material ausgeübt, die in ein anderes Material eines Gelenkmechanismus eingreift, um ein Blockieren oder Festklemmen des Gelenkmechanismus zu verhindern. Der biegsame Gelenkabschnitt wird durch ein Steuerkabel gebogen, das eine Spannungsjustiervorrichtung umfasst. Die Spannungsjustiervorrichtung dient auch als Bereichsbegrenzer, um den Biegungsbereich des biegsamen Gelenkabschnitts zu begrenzen. Das Steuerkabel verläuft durch einen Kabelschlauch, der sich in einem federbelasteten Mechanismus befindet, welcher plötzlich auf den biegsamen Gelenkabschnitt ausgeübte Kräfte absorbiert. Der biegsame Gelenkabschnitt ist aus einer Vielzahl von Schwenkringen und Schwenkkugeln gebil det. Die Ringe und Kugeln bestehen aus metallischem bzw. Polymermaterial und enthalten Aperturen, durch die die Kugeln in die Ringe eingesetzt werden und durch die das Steuerkabel verläuft. Der Ultraschallwandler an der distalen Spitze der Sonde ist drehbar und enthält eine Gleitmembran zwischen dem Wandler und dem akustischen Fenster, damit sich der Wandler reibungslos drehen kann, ohne hängen zu bleiben oder zu blockieren.
  • In den Zeichnungen zeigen:
  • 1 eine plane Ansicht einer erfindungsgemäßen Endoskop-Sonde;
  • 2 eine Querschnittansicht des Biegungssteuersystems der Sonde aus 1;
  • 3 das Prinzip des Biegungsarretiermechanismus einer biegsamen Sonde, die in der Technik bekannt ist, z. B. aus der Patentschrift US-A-5.402.793 und die nicht in den Rahmen der vorliegenden Erfindung fällt;
  • 4 eine plane Ansicht des erfindungsgemäßen Biegungsarretiersystems mit variabler Kraft;
  • 5a eine plane Ansicht des Handgriffs einer erfindungsgemäßen Endoskop-Sonde;
  • 5b eine teilweise freigeschnittene Seitenansicht des Handgriffs aus 5a, die die Anordnung der Kabelführungs-Zugentlastung und der Kabel-Begrenzungsanschläge zeigt;
  • 6 eine Querschnittansicht des Mantels für die Kabelführungs-Zugentlastungsanordnung aus 5;
  • die 7a und 7b die Seiten- bzw. Vorderansicht von einem der Schwenkringe des biegsamen Abschnitts der Sonde aus 1;
  • 8 die Gelenkgliedbaugruppe der Sonde aus 1;
  • 9 eine vergrößerte Ansicht der Gelenkgliedbaugruppe aus 8; und
  • 10 die distale Spitze der Sonde, in der der Ultraschallwandler drehbar angeordnet ist.
  • In 1 ist eine plane Ansicht einer Ultraschall-Endoskop-Sonde dargestellt. Die Sonde umfasst einen Handgriff 10, an dem sich die wesentlichen Bedienelemente der Sonde befinden. Von einem Ende des Handgriffs 10 geht ein Endoskopschlauch 12 aus. Der Endoskopschlauch kann in einen Körperhohlraum eingeführt werden, zum Beispiel in die Speiseröhre, das Rektum oder eine auf chirurgischem Wege geschaffene Inzision, und kann eine Länge von bis zu 100 cm aufweisen. Am Ende des Endoskopschlauchs 12 befin det sich die distale Spitze 14 der Sonde, wo ein abgesetzter Ultraschallwandler angeordnet ist.
  • Von dem anderen Ende des Handgriffs 10 geht ein Elektrokabel 16 ab, das an einem Steckverbinder 18 endet. Der Biegungssteckverbinder 18 eignet sich zum Verbinden der Sonde mit einem Ultraschallsystem, das die Sonde mit Energie versorgt und die Bilder anzeigt, die aus den durch den Wandler an der Sondenspitze ausgesendeten und empfangenen akustischen Signalen geformt werden.
  • Fünf der Sonden-Bedienelemente sind in 1 dargestellt. Zwei Knöpfe 20 und 22 steuern die Auswahl der durch den Wandler innerhalb der Sondenspitze zu überstreichenden Bildebene. Die Sondenspitze ist über einen variablen biegsamen Abschnitt 30, durch den die Spitze in einer von vier Richtungen vom Handgriff aus mit Hilfe des Steuerknopfs 24 für Links-Rechts-Biegung und des Steuerknopfs 25, 26 für Aufwärts-Abwärts-Biegung gebogen werden kann, mit dem Endoskopschlauch verbunden. Hin- und hergehende Bremsknöpfe 28, 28' dienen zum Arretieren bzw. zum Entriegeln des biegsamen Gelenkabschnitts in jeder beliebigen gebogenen Position.
  • In 2 ist eine Querschnittansicht des Biegungssteuersystems der Sonde aus 1 dargestellt. Der Steuerknopf für Links-Rechts-Biegung 24 ist an einem Ende einer Welle 32 angebracht. Das andere Ende der Welle 32 ist mit einer Riemenscheibe 34 verbunden, die durch die Drehung des Steuerknopfs 24 gedreht wird. Wenn sich die Riemenscheibe dreht, werden die Kabel 76, 76' (nicht in dieser Zeichnung dargestellt), die um die Riemenscheibe herumgewunden sind und an den beiden Nuten der Riemenscheibe befestigt sind und zu dem biegsamen Gelenkabschnitt der Sonde verlaufen, hin- und herbewegt. Die Hin- und Herbewegung des Kabels sorgt dafür, dass sich die distale Spitze 14 der Sonde je nach Drehrichtung des Knopfs 24 nach links oder rechts biegt.
  • Der Steuerknopf für Aufwärts-Abwärts-Biegung 26 ist mit Schrauben 36 an einer oberen Riemenscheibe 38 befestigt. Sowohl der Knopf 26 als auch die Riemenscheibe 38 umgeben die Welle 32 des Steuerknopfs 24 und funktionieren unabhängig hiervon. Wenn sich die Riemenscheibe 38 dreht, werden die Kabel 74, 74' (nicht in dieser Zeichnung dargestellt), die um die Riemenscheibe herumgewunden sind und an den beiden Nuten der Riemenscheibe befestigt sind und zu dem biegsamen Gelenkabschnitt der Sonde verlaufen, hin- und herbewegt. Die Hin- und Herbewegung dieses Kabels sorgt dafür, dass sich die distale Spitze 14 der Sonde je nach Drehrichtung des Knopfs 26 nach oben oder unten biegt.
  • Nach dem Stand der Technik, z. B. der US-amerikanischen Patentschrift US-A-5.402.793, enthält der Handgriff 10 auch einen Arretiermechanismus, durch den der biegsame Gelenkabschnitt 30 in einer bestimmten gebogenen oder nicht gebogenen Position arretiert werden kann. Das Prinzip dieses bekannten Arretiermechanismus ist in 3 veranschaulicht, in der eine Riemenscheibe des Gelenkmechanismus 128 und ein Biegungsteuerkabel 129 durch einen Bremsschlitten 146a in ihrer Position arretiert werden. Der Bremsschlitten 146a hat eine konkave Endfläche, die in den Umfang der Riemenscheibe 128 eingreift. Der Bremsschlitten 146a wird durch die Bewegung der Bremsnocke 140a, die sich wie durch den Pfeil 152 dargestellt hin- und herbewegt, gegen die Riemenscheibe 128 gedrückt. Wenn sich die Bremsnocke nach oben links bewegt, wird ein Nockenstößel 142a durch die Oberfläche 141 der Bremsnocke 140a heruntergedrückt. Der Nockenstößel drückt wiederum eine Feder 148a im Körper des Bremsschlittens 146a zusammen, so dass der Bremsschlitten stärker gegen den Umfang der Riemenscheibe 128 drückt und dadurch ihre Drehung und die Biegung des distalen Ende der Sonde verhindert.
  • Wieder Bezug nehmend auf 2, in der eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben wird, greifen die Bremsschlitten 146a bzw. 146b in die obere bzw. die untere Riemenscheibe 38 und 34 ein. Um ein Blockieren oder Festklemmen des Arretiermechanismus aufgrund des Kontakt von Metall auf Metall zu vermeiden, sind die konkaven Oberflächen der Bremsschlitten mit einer Schicht aus Polymermaterial versehen. Dadurch können die Riemenscheiben leicht gedreht werden, wenn die Bremsschlitten leicht in sie eingreifen. In den Seiten der Bremsschlitten sind gegenüber den konkaven Oberflächen Aperturen vorgesehen. In jede Apertur greift eine Stößelstange 40a, 40b ein. Jede Stößelstange hat eine Flanschfläche 41a, 41b, die eine Feder 48a, 48b gegen den Bremsschlitten drückt.
  • Die Stößelstangen werden durch ein Paar Schwenkwippen gegen die Bremsschlitten und die Federn gedrückt. Eine lange Wippe 50a ist schwenkbar an einem Schwenkpunkt 52a mit der Stößelstange 40a verbunden. Eine kurze Wippe 50b ist schwenkbar an einem Schwenkpunkt 52b mit der Stößelstange 40b verbunden. Die lange Wippe 50a hat einen Wippenarm 54a, der auf der Nockenfläche der Stufennocke 56a aufliegt. Die kurze Wippe 50b hat einen Wippenarm 54b, der auf der Nockenfläche einer Stufennocke 56b aufliegt. Beide Wippen schwenken um einen gemeinsamen Schwenkpunkt 51, der entsprechend den Positionen der Stößelstangen, Stufennocken und der Länge der Wippenarme der Wippen gewählt wird.
  • Die Stufennocken sind über ihre Länge mit einer Reihe von diskreten Stufen um ihren Durchmesser versehen, dargestellt durch die konzentrischen Kreise in 2 und deutlich zu sehen in der planen Ansicht von 4 für die Stufennocke 56b. Die Stufennocken werden quer zum Körper des Handgriffs 10 bewegt, wie durch den Richtungspfeil 58 angegeben. An beiden Enden jeder Stufennocke befindet sich ein Knopf, von denen einer, 60b, in 4 dargestellt ist. Wenn der Knopf 60b gedrückt wird und sich die Stufennocke 56b in der Zeichnung nach oben bewegt, klickt der Wippenarm 54b leicht, um auf einem verringerten Durchmesser der Stufennockenoberfläche aufzuliegen. Wenn keine diskreten Rasteinstellungen gewünscht werden, könnte die Stufennockenoberfläche so angefertigt werden, dass sie sich stufenlos leicht ändert, wobei zum Beispiel ein Gewindemechanismus mit einem Stellrad zur Justierung verwendet wird. Wenn sich der Wippenarm zu einer Nockenoberfläche mit kleinerem Durchmesser bewegt, dreht sich die Wippe 50b, damit die Stößelstange 40b von dem Bremsschlitten 146b weggezogen wird. Die Kraft auf die Feder 48b wird verringert, so dass die Arretierkraft des Bremsschlittens 146b auf die untere Riemenscheibe 34 nachlässt. Wenn die Arretierkraft nachlässt, wird sich der obere Knopf 24 leichter drehen lassen, um den biegsamen Gelenkabschnitt der Sonde nach links oder rechts zu biegen.
  • Wenn der Knopf an dem anderen Ende der Stufennocke 56b (nicht in dieser Zeichnung dargestellt) gedrückt wird, wird die Bremskraft auf die Riemenscheibe 34 erhöht. Bei der höchsten Nockenoberfläche (größter Durchmesser) wird die Riemenscheibe 34 an jeglicher Bewegung gehindert. Wie in der US-amerikanischen Patentschrift 5.402.793 beschrieben, kann diese Kraft so gewählt werden, dass der biegsame Gelenkabschnitt fest in einer gebogenen Position gehalten wird, aber auch gering genug gewählt werden, um durch eine erzwungene Geraderichtung des biegsamen Gelenkabschnitts überwunden zu werden, damit es nicht zu Verletzungen kommt, wenn die Sonde versehentlich in einer gebogenen Stellung aus dem Körper herausgezogen wird.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform nimmt die durch den Benutzer zum Einrasten der Biegungsbremse erforderliche Kraft von einer Stufe der Stufennocke zur nächsten zu. Wenn die Biegungsbremse freigegeben wird, springt der Wippenarm entsprechend kontinuierlich und leicht zu der Einstellung herunter, in der die Bremse vollständig freigegeben ist. Hierdurch wird ein schnelles und einfaches Lösen der Bremse in Notfällen möglich.
  • Jede Stößelstange 40a, 40b liegt dem Arm eines Mikroschalter 62a, 62b gegenüber. Wenn der Wippenarm einer Wippe auf dem kleinsten Durchmesser der Stufennocke aufliegt, wird der Mikroschalter für diese Bremse nicht betätigt. Wenn aber die Stufennocke bewegt wird, um eine Bremskraft auf eine Riemenscheibe auszuüben, wird der Arm des zugehörigen Mikroschalters durch die Stößelstange ausreichend bewegt, um den Mikroschalter zu schließen, wodurch ein Signal durch das Kabel 16 an das Ultraschallsystem gesendet wird. Auf dem Display des Ultraschallsystems wird dann ein Warnhinweis angezeigt, der den Benutzer darauf aufmerksam macht, dass die Biegungsverriegelung eingerastet ist (ARTICULATION LOCK IS ENGAGED), so dass der Benutzer nicht versehentlich die Sonde aus dem Körper des Patienten zieht, wenn der biegsame Gelenkabschnitt in gebogener Stellung arretiert ist. Dies trägt dazu bei, ein Unbehagen oder eine Verletzung des Patienten zu vermeiden.
  • Es ist zu beachten, dass andere Sensoren anstelle des Mikroschalters verwendet werden können, zum Beispiel optische Sensoren, Drucksensoren oder magnetische Sensoren, die erkennen, wann eine Bremskraft auf den Gelenkmechanismus ausgeübt wird.
  • Wie zu sehen ist, erstreckt sich eine Folge von Bremselementen mit dem Suffix „a" zur rechten Seite der oberen Riemenscheibe 38 und endet mit der unteren Stufennocke 56a. Entsprechend erstreckt sich die Folge von Bremselementen mit dem Suffix „b" von der unteren Riemenscheibe 34 und endet bei der weiter oben angeordneten Stufennocke 56b. Infolgedessen arretieren die obere und die untere Stufennocke den oberen bzw. den unteren Steuerknopf für die Biegung. Durch diese Positionsübereinstimmung der Arretiertasten und -knöpfe lässt sich der Sondenhandgriff intuitiv bedienen, was von wesentlicher Bedeutung ist, weil sich der Benutzer im Allgemeinen auf den Patienten oder die Anzeige des Ultraschallbildes konzentriert, während er die Handgriff-Steuerknöpfe durch Berührung betätigt.
  • Obwohl die zuvor beschriebene Anordnung als eine vollkommen mechanische Ausführung zu betrachten ist, ist zu beachten, dass auch andere Ausführungen, zum Beispiel elektromechanische Anordnungen, möglich sind. Anstelle der Stufennocken, Wippen und Stößelstangen könnte man zum Beispiel eine elektrisch gesteuerte Elektromagnet-Anordnung verwenden. Dem Fachkundigen werden auch andere Abwandlungen ersichtlich sein.
  • Wie weiter oben erwähnt, ist jede Riemenscheibe mit zwei Nuten versehen. Das Biegungssteuerkabel ist an einem Ende befestigt und liegt in einer Nut. Das Kabel ver läuft dann durch den Endoskopschlauch 12 zu einer Stelle, an der es an einem Punkt in dem biegsamen Gelenkabschnitt 30 befestigt oder um diesen gewickelt ist. Das Kabel läuft dann zurück durch den Endoskopschlauch, wo es an dem anderen Ende befestigt ist, um in der anderen Nut der Riemenscheibe zu liegen.
  • Um die Justierung der Kabelspannung zu vereinfachen, ist eine Kabeljustiervorrichtung kurz vor der Riemenscheibe in einer Linie mit dem Kabel eingefügt. Auf jeder Seite des Kabels ist in einer Linie eine Justiervorrichtung 70 angeordnet. Eine der Justiervorrichtungen 70a für das Kabel 74 zur Steuerung der Biegung nach oben und unten ist in 5b dargestellt, ebenso eine der Justiervorrichtungen 72b für das untere Kabel 76 zur Steuerung der Biegung nach rechts und links. Die beiden anderen Justiervorrichtungen (70a', 70b') befinden sich auf der anderen Seite des Handgriffs und sind in dieser Zeichnung nicht zu sehen. Jede Justiervorrichtung umfasst männliche und weibliche Gewindeteile 71 und 73, die zusammengeschraubt werden, um die Kabelspannung zu erhöhen, oder auseinandergeschraubt werden, um die Kabelspannung zu verringern. Der zum biegsamen Gelenkabschnitt der Sonde verlaufende Kabelabschnitt ist mit dem distalen Gewindeteil 71 verbunden, und der kurze verbleibende Kabelabschnitt 74', der zu der Riemenscheibe führt, ist mit dem proximalen Gewindeteil 73 verbunden. Kurz bevor er in die Riemenscheibennut eingeführt wird, durchläuft der kurze Kabelabschnitt 74 eine Kabelführung 80, die das Kabel in die Riemenscheibennut führt.
  • Die Kabeljustiervorrichtungen dienen einem doppelten Zweck. Zusätzlich zur Justierung der Kabelspannung dienen die Justiervorrichtungen 70 als Endanschläge für die Biegungssteuerung. Das proximale Ende des proximalen Justiererteils 73 ist mit einem Polymermantel 78 versehen, der als Puffer dient. Wenn der Steuerknopf 26 gedreht wird, um die Sonde zu biegen, indem der Kabelabschnitt 74' auf die Riemenscheibe 38 gewickelt wird, nähern sich die Justiervorrichtung 70a und der Puffermantel 78 der Kabelführung 80. Das Ende dieses Justierbereichs ist erreicht, wenn der Puffermantel 78 die Kabelführung 80 berührt. Auf diese Weise verhindert ein Endanschlag innerhalb des Handgriffs 10 die Ausübung einer zu großen Kraft auf das Kabel 74 und den biegsamen Gelenkabschnitt der Sonde.
  • Wenn der Steuerknopf in die andere Richtung gedreht wird, nähert sich die Justiervorrichtung 70a' auf der anderen Seite des Handgriffs und berührt eine Kabelführung 80' auf der anderen Seite des Handgriffs, wenn der kurze Kabelabschnitt 74' an dem gegenüberliegenden Ende des Kabels auf seine Riemenscheibennut gewickelt wird. Der von den Endanschlägen zugelassene Steuerbereich ist durch die Länge der abschließenden Kabelabschnitte 74' festgelegt.
  • Die längeren Abschnitte 74, 76 der Biegungssteuerkabel verlaufen durch den Endoskopschlauch in den Kabelführungen 84, 86, bei denen es sich vorzugsweise um spiralförmig gewundene Führungen handelt, die aus Draht geformt sind, welcher im Allgemeinen einen quadratischen oder rechteckigen Querschnitt hat und auch quadratisch gewickelt werden kann, so dass die innere Querschnittfläche der Führung quadratisch oder rechteckig ist, was die Reibung zwischen dem Kabel und der Innenfläche der Führung minimiert. Derartige Führungen sind in der US-amerikanischen Patentschrift Nr. 5.450.851 ausführlicher beschrieben.
  • Bei einer erfindungsgemäßen biegsamen Sonde ist es möglich, dass aus verschiedenen Gründen plötzlich eine übermäßige Kraft auf die Biegungssteuerkabel ausgeübt wird. Ein solcher Grund könnte das Herunterfallen der Sonde sein, so dass sie auf ihrer distalen Spitze landet, wobei die Kraft des Falls dazu führt, dass sich der Gelenkabschnitt biegt. Um gegen den Schock einer derartigen plötzlichen Kraft zu schützen, ist es wünschenswert, ein Mittel zu schaffen, um diese plötzlich auf die Kabel wirkende Kraft zu mildern. In 5b liegt das Ende jeder Kabelführung in einem Mantel 90, wobei der Abschluss der Kabelführung an einer Schmalstelle 96 des Innendurchmessers des Mantels anliegt. Das Kabel 74, 76 verläuft durch das Ende der Kabelführung und durch den proximalen Abschnitt 98 des Mantels mit kleinerem Durchmesser. Der proximale Abschnitt des Mantels ist in einer Apertur des Handgriffelement 11 angebracht und wird durch eine Mutter 92 auf dem proximalen Gewindeende des Mantels 90 festgehalten. Der Körper des Mantels 90 ist von einer Feder 94 umgeben, die zwischen dem distalen Flanschende des Mantels und dem Handgriffelement 11 festgehalten wird.
  • Wenn eine plötzliche übermäßige Kraft auf den biegsamen Gelenkabschnitt der Sonde ausgeübt wird, wird die Kraft auf die Steuerkabel und ihre Kabelführungen übertragen. Die Kraft wird durch die Kabelführung zum Abschluss der Kabelführung übertragen, wo sie an der Schmalstelle 96 des Mantels 90 auf den Mantel 90 wirkt. Durch die Kraft wird der Mantel in proximale Richtung gedrückt. Wenn sich der Mantel 90 in diese Richtung bewegt, wird die plötzliche Kraft durch das Zusammendrücken der Feder 94 gedämpft, wodurch die plötzliche Kraftausübung auf den Gelenkmechanismus der Sonde gemildert wird.
  • Eine bevorzugte Ausführung des biegsamen Gelenkabschnitts 30 ist in den 7 bis 10 dargestellt. Die bevorzugte Ausführungsform ist aus einer Reihe von Schwenkringen 120 konstruiert, von denen einer in den 7a und 7b dargestellt ist. Die Ringe sind hohl, damit Kabel und andere Verbindungen zu dem Wandler an der Spitze der Sonde hindurchgeführt werden können. Um den Umfang jedes Rings sind vier Aperturen 100 angeordnet. Jede Apertur besteht aus einem konischen Loch 102 und einer halbkugelförmigen Vertiefung 104, wie in 7a dargestellt. Aperturen, die einander um den Umfang des Rings gegenüberliegen, sind so zu Paaren gruppiert, dass die konischen Löcher bei zweien der Aperturen in eine Richtung weisen und bei den anderen beiden Aperturen in die andere Richtung weisen. In 7b bilden die Aperturen 100 ein Paar und die Aperturen 100' ein zweites Paar.
  • Der biegsame Gelenkabschnitt 30 wird durch die abwechselnde Montage der Schwenkringe gebildet, wie in 8 dargestellt. Die beiden halbkugelförmigen Vertiefungen auf einer Seite eines Rings liegen zwei halbkugelförmigen Vertiefungen an dem gegenüberliegenden Ring gegenüber. In jedem Paar von gegenüberliegenden halbkugelförmigen Vertiefungen ist eine Polymer-Schwenkkugel 106 angeordnet, die aus einem Material wie Nylon besteht und ein Durchmesserloch 108 hat. Die Ausrichtung der Folge gegenüberliegenden Schwenkkugeln ändert sich also von einer Seite jedes Rings zur anderen jeweils um 90 Grad. Die Kabelführungen jedes Kabels liegen in dem Ring 110 am proximalen Ende. Die Kabel verlassen die Führungen und durchqueren die Aperturen 100 und die Schwenkkugellöcher 108 und enden am Ring 112 am distalen Ende.
  • Wenn der Gelenkabschnitt 30 gebogen wird, schwenkt jeder Ring in Bezug zu seinem Nachbarn auf einem Paar Schwenkkugeln 106, wie in 8 abgebildet. Eine Schwenkkugelpaar ermöglicht die Biegung in einer Richtung (z. B. nach oben und nach unten) und das nächste Schwenkkugelpaar die Biegung in einer anderen Richtung (z. B. nach links und nach rechts). In 8 wird der biegsame Gelenkabschnitt durch Spannen des unteren Kabel 74 nach unten gebogen.
  • Die konischen Löcher 102 und die Schwenkkugeln 106 ermöglichen vorteilhafterweise die Biegung des Gelenkabschnitts 30, ohne dass sich die Kabel an den Schwenkringen reiben. Dies ist in der vergrößerten Ansicht von 9 deutlicher zu sehen. Hier ist zu erkennen, dass die konische Form der Löcher 102 eine erweiterte Öffnung ergibt, durch die die Kabel 74 laufen können, ohne mit den Schwenkringen in Berührung zu kommen, und zwar unabhängig davon, ob und wie der Gelenkabschnitt gebogen wird. Die Kabel laufen von dem Loch 108 einer Schwenkkugel zum nächsten, ohne die Schwenkringe zu berühren. Dadurch wird es möglich, den Gelenkabschnitt sanft zu biegen und länger zu benutzen, ohne dass die Kabel zur Steuerung der Biegung zerfasern.
  • Am distalen Ende des Gelenkabschnitts befindet sich ein Gehäuse 114, wie in 10 dargestellt, das den Ultraschallwandler 130 enthält. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Wandler ein Array-Wandler, der in einer drehbaren Wandlerhalterung 132 befestigt ist. Die Wandlerhalterung dreht sich auf einer Achse 134 unter der Steuerung einer Antriebswelle 136 und einem Getriebezug. Wenn der Benutzer die Antriebswelle 136 von dem Steuerabschnitt der Sonde aus dreht, wird der Wandler – vorzugsweise durch die Steuerung eines Motors, der die Antriebswelle dreht – gedreht, um die Bildebene des Wandlers in eine neue Ausrichtung zu bringen. Der Wandler 130 ist mit einer akustisch passenden Schicht und einer akustischen Linse 160 versehen. Die akustische Linse kann aus einem Material wie einem ausgehärteten RTV-Verbundwerkstoff bestehen und sorgt dafür, dass der Wandler in der Höhenrichtung fokussiert. Der Raum 166 um den sich drehenden Wandler ist mit einer akustischen Kopplungsflüssigkeit gefüllt und mit einer Abdeckung 162 abgedichtet, die haltbar ist und die gewünschten akustischen Eigenschaften aufweist. Die Abdeckung 162 bildet das akustische Fenster, durch das Ultraschallenergie von dem Wandler ausgesendet und empfangen wird. Vorzugsweise ist die Abdeckung 162 akustisch transparent und dünn, so dass sie keine Nachhallartefakte von den ausgesendeten Ultraschallwellen verursacht. Es hat sich gezeigt, dass eine 1,0 mil Mylar®-Folie die gewünschten Eigenschaften besitzt.
  • Wenn sich der Wandler 130 dreht, erfolgt dies in Kontakt mit der Abdeckung 162. Da der Raum 164, in dem sich der Wandler befindet, mit akustischer Flüssigkeit gefüllt ist, bei der es sich oft um eine auf Öl basierende Verbindung mit Schmiereigenschaften handelt, wäre zu erwarten, dass sich die Wandleroberfläche leicht gegen die Abdeckung dreht, weil sie durch die akustische Flüssigkeit geschmiert wird. Bei dem bevorzugten RTV-Linsenmaterial handelt es sich jedoch um ein nichtnetzendes Material, das selbst in Anwesenheit der akustischen Flüssigkeit an der Mylar-Abdeckung haftet. Um dieses Problem zu lösen, sind der Wandler und seine akustische Linse mit einer dünnen akustischen Membran 164 abgedeckt. Ein bevorzugtes Material für die Membran 164 ist ein Polymermaterial, zum Beispiel 0,1 mil Mylar, dessen Form sich der Oberflächenform der akustischen Linse 160 anpasst. Wenn die akustische Linse 160 kuppelförmig ist, wie in der Zeichnung dargestellt, ist auch die Membran 164 kuppelförmig und ihre Form ähnelt der einer Kontaktlinse. Wenn die Membran 164 aus Mylar und die akustische Linse 160 aus RTV-Material besteht, haftet die Membran 164 an der RTV-Linse und dreht sich mit ihr. Die Mylar-Linse wird jedoch nicht an der Mylar-Abdeckung 162 haften, sondern sich leicht gegen sie drehen, unterstützt durch eine dünne Zwischenschicht der akustischen Flüssigkeit. Dadurch dreht sich der Wandler mit seiner Mylar-Membran 164 leicht gegen die Abdeckung 162, ohne zu verklemmen oder haften zu bleiben.

Claims (7)

  1. Ultraschall-Endoskop-Sonde mit einem Steuerabschnitt und einem biegsamen distalen Ende (14), an dem sich ein Ultraschallwandler (130) befindet, mit: einem vom Benutzer justierbaren Steuermechanismus, der an dem genannten Steuerabschnitt angeordnet und mit dem genannten distalen Ende (14) gekoppelt ist, um die Biegung des genannten distalen Endes zu justieren; einem Bremsmechanismus, der an dem genannten Steuerabschnitt angeordnet und mit dem genannten Steuermechanismus gekoppelt ist, um eine Bremskraft auf den genannten Steuermechanismus auszuüben; dadurch gekennzeichnet, dass der genannte Bremsmechanismus weiterhin einen Bremsschlitten (146a, 146b) umfasst, um eine Bremskraft in einer ersten Richtung auf den Steuermechanismus auszuüben, und eine Anordnung, die eine Stufennocke (56a, 56b) mit einer Vielzahl von Nockenoberflächen und eine mit dem Bremsschlitten gekoppelte Wippe (50a, 50b) umfasst, die in der Lage ist, auf einer der Stufenoberflächen aufzuliegen, wenn die Stufennocke in eine zweite Richtung verschoben wird.
  2. Endoskop-Sonde nach Anspruch 1, wobei die genannte Wippe (50a, 50b) schwenkbar angebracht ist.
  3. Endoskop-Sonde nach Anspruch 1, die weiterhin einen mit dem Bremsmechanismus gekoppelten Warnsensor umfasst, um einen Warnhinweis zu liefern, wenn das genannte biegsame distale Ende arretiert ist.
  4. Endoskop-Sonde nach Anspruch 3, wobei der genannte Warnsensor ein Mikroschalter (62a, 62b) ist.
  5. Endoskop-Sonde nach Anspruch 1, wobei der Steuermechanismus ein drehbares Element zum Justieren der Biegung des genannten distalen Endes umfasst, und wobei der Bremsmechanismus eine das genannte drehbare Element berührende Oberfläche umfasst, die aus einem anderen Material besteht als das genannte drehbare Element, um zu verhindern, dass das drehbare Element festklemmt, wenn eine Bremskraft ausgeübt wird.
  6. Endoskop-Sonde nach Anspruch 5, wobei das genannte drehbare Element metallisch ist und wobei die Kontaktfläche des Bremsmechanismus aus einem Polymermaterial besteht.
  7. Endoskop-Schlauch nach Anspruch 5, wobei das drehbare Element eine Riemenscheibe (128, 38, 34) ist.
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