DE19625630A1 - Manipulator für ein Endoskop - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Endoskop mit einem flexiblen vor­ deren Endabschnitt des Einführteils, insbesondere einen Mani­ pulator mit einem Operationsdraht, der durch Drehen eines Ra­ des gezogen wird, um den flexiblen Teil des Endoskops zu ma­ nipulieren.

Ein Endoskop mit einem Manipulator für den flexiblen Ab­ schnitt am vorderen Ende des Einführteils ist bereits be­ kannt. Bei diesem Endoskop werden Betätigungsdrähte mit einem Betätigungsteil gezogen, um den flexiblen Abschnitt zu bie­ gen.

Bei einem solchen Endoskop enthält der Betätigungsteil ein Rad, das mit einem Knopf gedreht wird und um das Zugdrähte (üblicherweise zwei Zugdrähte) geführt sind, die durch die Drehung des Rades gezogen werden. Jeder Zugdraht besteht aus Strängen feiner Edelstahldrähte. Die Zugdrähte bestehen je­ weils z. B. aus 7 Strängen, die jeweils aus 7 Drähten mit ei­ nem Durchmesser von 0,1 mm bestehen, d. h. jeder Zugdraht be­ steht aus 7 Strängen oder Drahtlagen mit jeweils 7 Drähten. Daher hat jeder Zugdraht einen Außendurchmesser von 0,9 mm und ist zu einem gewissen Grade flexibel. Diese Flexibilität der Edelstahldrähte ist jedoch unzureichend, so daß eine relativ große Kraft erforderlich ist, um sie um das Rad herumzufüh­ ren.

Die Zugdrähte sind mit ihrem einen Ende jeweils an dem Rad und mit ihrem anderen Ende an dem jeweiligen Betätigungsdraht befestigt. Spannvorrichtungen sind an den Verbindungen zwi­ schen den Zugdrähten und den Betätigungsdrähten angeordnet, um ein Spiel der Betätigungsdrähte zu beseitigen. Wird einer der Zugdrähte gezogen, so wird ein Unterschied der Dehnung der Drähte (Stränge) des Zugdrahtes zwischen dem Innenumfang und dem Außenumfang durch eine Differenz der einwirkenden Spannung hervorgerufen. Dadurch ist die Lastverteilung in dem Zugdraht ungleichmäßig. Durch wiederholte Zugbeanspruchungen der Zugdrähte mit dem Rad wird außerdem eine Metallermüdung verursacht, wodurch die Zugdrähte beschädigt werden können. Dadurch werden die Drähte (Stränge) der Zugdrähte teilweise zerfranst oder auch vollständig zerrissen.

Bevor die Zugdrähte vollständig zerstört sind, werden ihre Außenteile, die die beschädigten Stränge umgeben, durch Rei­ bung an diesen gleichfalls beschädigt oder abgenutzt.

Ferner ist eine Verkleinerung des Rades zum Verringern des Drehmoments des Betätigungsknopfes durch die unzureichende Biegsamkeit der Zugdrähte begrenzt.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Manipulator für den fle­ xiblen Teil eines Endoskops anzugeben, dessen um ein Rad ge­ führte Zugdrähte widerstandsfähig und langlebig sind, wobei das erforderliche Drehmoment für den Betätigungsknopf verrin­ gert ist.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch die Merkmale des Pa­ tentanspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Da bei einem Manipulator nach der Erfindung die Zugseile aus geflochtenen nicht-metallischen Fasern bestehen, sind sie so biegsam, daß sie leicht um den Umfang des Rades herumgelegt werden können, wenn sie zum Verbiegen des flexiblen Teils des Endoskops unter Zugbeanspruchung stehen.

Eine wiederholte Zugbeanspruchung verursacht keine Metaller­ müdung der Seile, so daß sie auch nicht zerfranst oder gebro­ chen werden können. Auch wenn nicht-metallische Fasern der Zugseile zerfranst werden, werden dadurch nicht auch die sie umgebenden oder benachbarten nicht-metallischen Fasern be­ schädigt.

Bei der Weiterbildung gemäß Anspruch 2 können die Zugseile infolge ihrer Dehn- und Biegefähigkeit das Spiel der Betäti­ gungsdrähte absorbieren, so daß keine besondere Spannvorrich­ tung nötig ist.

Die Weiterbildung gemäß Anspruch 3 ermöglicht den Schutz der Zugseile gegen Beschädigung durch die Kante des Rades, so daß sich eine noch weiter verlängerte Lebensdauer der Zugseile ergibt.

Da außerdem die Biegsamkeit der Zugseile erhöht ist, kann ein Rad kleineren Durchmessers zum Verringern des Betätigungsmo­ ments für den Betätigungsknopf verwendet werden.

Zumindest ein Teil des um das Rad gewundenen Zugseils kann mit einer Schutzhülle aus einem Geflecht feiner Metalldrähte versehen sein.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigen:

Fig. 1 die Vorderansicht eines Rades und der Zugseile eines Manipulators für ein Endoskop als Ausführungsbei­ spiel,

Fig. 2 den vergrößerten Schnitt des äußeren Endes eines Zug­ seils und einer daran befestigten Hülse,

Fig. 3 den vergrößerten Schnitt einer weiteren Hülse,

Fig. 4 den Querschnitt eines Zugseils mit einer Außenhülle, und

Fig. 5 die schematische Darstellung eines Endoskops, bei dem ein Manipulator nach der Erfindung verwendet wird.

Fig. 5 zeigt ein Endoskop 8, bei dem die Erfindung anwendbar ist. Ein Einführteil 2 des Endoskops 8 hat an seinem vorderen Ende einen flexiblen Abschnitt 3, der ferngesteuert gebogen werden kann. Hierzu dient ein Bedienteil 4.

Betätigungsdrähte 1 bewegen den flexiblen Abschnitt 3 und sind mit ihren vorderen Enden an das vordere Ende des flexi­ blen Abschnitts 3 angeschlossen. Ihre rückwärtigen Enden be­ finden sich in dem Bedienteil 4. Die Betätigungsdrähte 1 sind in Führungsrohren (nicht dargestellt) innerhalb des Einführ­ teils 2 geführt.

Der Bedienteil 4 enthält ein Rad 5, das mit einem Betäti­ gungsknopf (nicht dargestellt) gedreht wird. Zwei Zugseile 7 sind um das Rad 5 geführt, um die Betätigungsdrähte 1 zu zie­ hen.

Jedes Zugseil 7 besteht aus einem Geflecht nicht-metallischer Fasern mit einer hohen Biegsamkeit. Es sind beispielsweise vier Faserbündel verflochten. Die Zahl der Faserbündel ist nicht auf vier beschränkt, sie kann auch 8 oder 16 sein. Ein Ende eines jeden Zugseils 7 ist an dem Rad 5, das andere an einem Betätigungsdraht 1 mit einem Verbinder 10 befestigt. Die biegsamen Zugseile 7 können in jedem Abschnitt örtlich gebogen werden. Ein Spiel des jeweiligen Betätigungsdrahtes 1 kann durch die Biegsamkeit des zugeordneten Zugseils 7 absor­ biert werden. Deshalb können die Verbinder so gestaltet sein, daß sie nur die Zugseile 7 und die Betätigungsdrähte 1 ver­ binden, sie müssen keine Spannfunktion haben.

Fig. 1 zeigt vergrößert das Rad 5 und die Zugseile 7. Das Ba­ sisende des rechten Zugseils 7 ist hinter dem Rad angeordnet und deshalb nicht erkennbar. Die Verbinder 10 an den äußeren Enden 7b der Zugseile 7 haben Hülsen 10a, die mit gestuften Löchern 10b (Fig. 2) versehen sind, durch welche die Zugseile 7 laufen. Die gestufen Löcher 10b haben Abschnitte 10c großen Durchmessers, die den Betätigungsdrähten 1 zugewandt sind.

Um die Hülse 10a an dem Zugseil 7 zu befestigen, wird dieses in die Hülse 10a eingeführt, und dann wird das Ende des Zug­ seils 7 entflochten oder geknotet. Danach wird dieses Ende des Zugseils 7 mit dem Teil 10c großen Durchmessers des ge­ stuften Loches 10b der Hülse 10a mit einem Klebstoff 11 o. ä. verbunden, wie es Fig. 2 zeigt.

Alternativ ist es auch möglich, den Klebstoff 11 nach dem Entflechten des Außenendes des Zugseils 7 auf die Oberfläche der entflochtenen Fasern aufzubringen, so daß das Außenende des Zugseils 7 an dem Teil 10c großen Durchmessers des ge­ stuften Loches 10b der Hülse 10a befestigt werden kann.

Vorzugsweise werden die Oberflächen der entflochtenen Fasern mit einer chemischen Flüssigkeit behandelt, um die Affinität für den Klebstoff 11 vor dem Verbinden der Zugseile 7 mit den Hülsen 10a zu verbessern. Fig. 3 zeigt eine andere Hülse 10a, die ein Einführloch 10d und ein konisches Loch 10e hat.

Die vorstehende Beschreibung betrifft die äußeren Enden 7b der Zugseile 7, sie gilt aber in gleicher Weise auch für die anderen Enden 7a. Diese inneren Enden 7a der Zugseile 7 kön­ nen an dem Rad 5 in derselben Weise befestigt werden, wie die Außenenden 7b an den Betätigungsdrähten 1.

Die Zugseile 7 können zur Verlängerung ihrer Lebensdauer auch mit einer Außenhülle versehen sein. Beispielsweise hat das in Fig. 4 gezeigte Zugseil einen Außendurchmesser von etwa 0,7 oder 0,8 mm und ist mit einer Hülle 7c aus Kunstharz beschich­ tet oder bedeckt, die sich über praktisch die gesamte Länge des Zugseils 7 erstreckt. Die Dicke dieser Hülle 7c beträgt 0,05 bis 0,1 mm, so daß die hohe Biegefähigkeit der Zugseile 7 erhalten bleibt.

Die Hülle 7c kann in einem Spritzverfahren auf die Oberfläche des Zugseils 7 aufgebracht werden. Es ist auch ein Schrumpf­ schlauch anwendbar, der erhitzt und auf das Zugseil 7 aufge­ zogen wird.

Die Hülle 7c kann aus PTFF (Fluorkunststoff) oder Nylon be­ stehen, wenn sie aufgespritzt wird. Bei einem Schrumpfungs­ verfahren werden Fluorkunststoffe oder Polyethylen verwendet. Die Form der Außenhülle ist hierdurch jedoch nicht be­ schränkt. Die Hülle 7c muß beispielsweise nicht über die ge­ samte Länge des Zugseils 7 vorgesehen sein. Sie kann zumin­ dest auf dem Abschnitt des Zugseils 7 verwendet werden, der um das Rad 5 herumgeführt ist. Die Kunstharzschicht 7c kann auch durch einen Schlauch aus Metalldrahtgewebe ersetzt sein, das z. B. aus feinem Wolfram-Draht mit einem Außendurchmesser von etwa 0,02 mm besteht.

Da die Zugseile zum Ziehen der Betätigungsdrähte aus ver­ flochtenen nicht-metallischen Fasern bestehen, sind sie so biegsam, daß sie leicht am Umfang des Rades gebogen werden können, wenn sie zum Biegen des flexiblen Abschnitts des En­ doskops gezogen werden. Im Gegensatz zu Metalldraht verursa­ chen wiederholte Zugbeanspruchungen keine Metallalterung der Seile, so daß auch kein Zerfransen oder Bruch auftritt. Auch wenn die nicht-metallischen Fasern der Zugseile zerfransen sollten, werden dadurch nicht auch benachbarte nicht-metalli­ sche Fasern beschädigt. Da die Zugseile dehn- und biegefähig sind, können sie das Spiel der Betätigungsdrähte aufnehmen, so daß keine Spannvorrichtungen nötig sind.

Da die Lebensdauer (Biegsamkeit) der Zugseile erhöht ist, kann ein Rad kleineren Durchmessers verwendet werden, wodurch das Betätigungsmoment am Betätigungsknopf verringert wird.

Sind die Abschnitte der Zugseile, die auf dem Rad liegen, mit einer Kunstharzschicht oder einem Metalldrahtschlauch verse­ hen, so können die Zugseile auch gegen Schäden durch die Um­ fangskante des Rades geschützt werden, wodurch sich eine wei­ ter verlängerte Lebensdauer ergibt.

Claims (4)

1. Manipulator für den flexiblen vorderen Abschnitt eines Endoskops, mit einem in einem Bedienteil des Endoskops vorgesehenen drehbaren Rad, um das ein biegsames Zugseil geführt ist, welches mit einem Ende an dem Rad befestigt ist und zum ferngesteuerten Biegen des flexiblen vorderen Abschnitts dient, dadurch gekennzeichnet, daß das Zugseil aus geflochtenen nicht-metallischen Fasern besteht.

2. Manipulator nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen mit dem anderen Ende des Zugseils verbundenen Betäti­ gungsdraht, der mit dem flexiblen vorderen Abschnitt ver­ bunden ist.

3. Manipulator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß mindestens der um das Rad herumgeführte Teil des Zugseils mit einem Kunstharz beschichtet ist.

4. Manipulator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß mindestens der um das Rad herumgeführte Teil des Zugseils mit einer Hülle aus verflochtenen feinen Metall­ drähten versehen ist.