DE3248389A1

DE3248389A1 - Endoskop

Info

Publication number: DE3248389A1
Application number: DE19823248389
Authority: DE
Inventors: Toshio Tokyo Chikama
Original assignee: Machida Endoscope Co Ltd
Current assignee: Machida Endoscope Co Ltd
Priority date: 1981-12-07
Filing date: 1982-12-28
Publication date: 1983-07-28
Also published as: US4601283A

Description

Endoskop

Die Erfindung bezieht sich auf den Aufbau des flexiblen Schlauches eines Endoskopes, welches auf medizinischem oder industriellen Gebiet benutzbar ist. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine Technik gemäß welcher eine Formgedächtnis-Legierung in einen flexiblen Schlauch eingebaut wird, wobei der flexible Schlauch in einen kompliziert gebogenen Abschnitt eingeführt wird, während der gebogene Abschnitt gestreckt wird, indem die Gedächtnisform der Formgedächtnis-Legierung wieder hergestellt wird.

Wenn z.B. das Innere des Dickdarms durch Benutzung eines Endoskops beobachtet wird, welches ein langes flexibles Rohr aufweist, wie dies bei Dickdarm-Endoskopen der Fall ist, dann ist es sehr schwierig, das flexible Rohr 10 bzw. den flexiblen Schlauch in den kompliziert gebogenen langen Dickdarm einzufügen, der in Figur 1 (I) dargestellt ist, weil das Rohr kaum in den gebogenen Abschnitt vorgeschoben werden kann. Deshalb wird allgemein ein Verfahren benutzt, bei welchem - wie in Fig. 1 (III) dargestellt, eine Sonde 12 aus elastischem Material, beispielsweise Klaviersaitendraht in das flexible Rohr 10 eingeführt und aus diesem weggezogen wird, um den gebogenen Abschnitt des Dickdarmes zu begradigen und auf diese Weise wird das flexible Rohr nach und nach langsam eingeführt. Wenn jedoch die Sonde 12 in den gebogenen Abschnitt des flexiblen Rohres 10 eingeführt wird, wie dies in Figur 1 (II) dargestellt ist, dann drückt die Sonde 12 nurmehr auf den gebogenen Abschnitt des flexiblen Rohres 10, jedoch kann die Sonde 12 nicht

in das flexible Rohr eingefügt werden, was zur Folge hat, daß das flexible Rohr nicht begradigt werden kann. Wenn es erforderlich ist, die Sonde 12 in das flexible Rohr 10 einzuschieben, dann besteht die Gefahr, daß das flexible Rohr 10 bricht. Wenn jedoch die Sonde 12 nicht in den gebogenen Abschnitt eingeführt wird, kann dieser gebogene Abschnitt wiederum nicht begradigt werden. Demgemäß ist diese herkömmliche Technik in sich widersprüchlich und die Beobachtung des Dickdarmes oder dergleichen mit einem Endoskop ergibt große Schwierigkeiten.

Es läßt sich denken, daß gute Ergebnisse erlangt werden können, wenn die Sonde vorher in das flexible Rohr eingeführt wird, und das flexible Rohr dann in den gebogenen Abschnitt eingeführt wird. In diesem Fall geht jedoch die Biegsamkeit des durch die Sonde verstärkten flexiblen Rohres verloren und das Einführen des flexiblen Rohres in den gebogenen Abschnitt wird unmögl ich.

Daher war eine erfolgreiche Beobachtung des Dickdarmes oder dergleichen mit einem Endoskop bisher von der Erfahrung und dem Gefühl des Arztes abhängig.

Die Erfindung betrifft ein Endoskop, bei dem die gestellte Aufgabe dadurch gelöst wird, daß in das flexible Rohr eine Formgedächtnis-Legie.rung eingebaut oder einführbar ist. Dadurch wird es möglich, das nach Einführen des flexiblen Rohres des Endoskopes in das Innere eines Organs, beispielsweise des Dickdarms, das flexible Rohr bis zu einem tief innen liegenden

Abschnitt vorgeschoben und eingeführt wird, wobei wiederholt das flexible Rohr durch kompliziert gebogene Abschnitte schrittweise vorgeschoben wird, indem der gebogene Abschnitt begradigt wird, indem man die Rückstelleigenschaft der Formgedächtnis-Legierung benutzt und das flexible Rohr durch den begradigten Abschnitt weiterschiebt.

Durch die Erfindung wird daher in zweckmäßiger Weise die Aufgabe gelöst, ein flexibles Rohr eines Endoskopes in ein kompliziert gebogenes langes Organ einzuschieben ohne ein Hilfsmittel, beispielsweise eine Sonde zu benutzen. Erfindungsgemäß wird eine Formgedächtnis-Legierung in das flexible Rohr eingebaut oder beispielsweise in das Pinzettenführungsrohr nachträglich eingeschoben. Durch die Erfindung wird die Einführungsfähigkeit des flexiblen Rohres verbessert, indem teilweise bzw. abschnittsweise die Formgedächtnis Legierung gestreckt wird.

Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung, welche die einzelnen Stufen der Benutzung eines herkömmlichen Endoskopes erkennen läßt;

Fig. 2 eine schematische Ansicht, welche ein

erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht;

Fig. 3 eine schematische Darstellung, welche die Benutzungsstufen eines Endoskopes gemäß der Erfindung erkennen läßt;

Fig. 4 eine schematische Ansicht einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 5 eine schematische Ansicht einer dritten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 6 eine schematische Darstellung einer

vierten Ausführungsform der Erfindung.

In jüngster Zeit sind Legierungen mit "Formgedächtnis" entwickelt worden. Wenn eine solche Legierung mit Formgedächtnis auf eine bestimmte Form gebracht und dann durch Wärme behandelt wird, dann ergibt sich die Wirkung des Formgedächtnisses dieser Gestalt. Wenn auf ein aus dieser Legierung bestehendes Werkstück bei einer gewissen Temperatur,die kleiner ist als der Transformationspunkt der Legierung eine Kraft aufgebracht wird, dann ändert sich die Gestalt des Legierungswerkstücks, wenn jedoch die Legierung auf den Transformationspunkt erwärmt wird, dann nimmt das Legierungswerkstück augenblicklich seine anfängliche Gestalt wieder ein. Wenn beispielsweise das Formgedächtnis eine gerade Form des Legierungswerkstücks vorsieht und dieses Werkstück gebogen wird, dann wird die ursprüngliche geradlinige Form augenblicklich wieder erhalten, wenn die Legierung auf den Deformations punkt erhitzt wird. Dieser Transformationspunkt kann

3248339

durch die Legierungszusammensetzung oder Wärmebehandlung eingestellt werden. Beispielsweise eine hohe Temperatur oder eine niedrige Temperatur, die unter gewöhnlichen Bedingungen nicht beobachtet wird₅ kann als Transformationspunkt gewählt werden. Als Legierung mit einem solchen Formgedächtnis haben sich beispielsweise Gold/Kadmium-Legierungen, eine Kupfer/ Zink-Legierung, eine Nickel/Aluminium-Legierung und eine Nickel/Titan-Legierung als nützlich erwiesen. Bei Temperaturen, die vom Transformationspunkt abweichen, ist die Formgedächtnis-Legierung sehr weich und ähnelt Blei wenn es verbogen wird, und dann wird die gebogene Form aufrecht erhalten. Wenn die Temperatur auf den transformationspunkt geändert wird, dann wird das Formgedächtnis durch eine sehr starke Federeigenschaft wieder hergestellt.

Die vorliegende Erfindung ist auf eine Technik gerichtet, durch die die Einsatzmöglichkeit eines Endoskops dadurch vergrößert wird, daß in dem Endoskop eine Legierung mit Formgedächtnis eingebaut wird. In ein Endoskop einzubauende Teile unterscheiden sich je nach der beabsichtigten Benutzung des Endoskops. Gewöhnlich jedoch sind in einem Endoskop Bauteile eingebaut, wie: ein Biidübertragungsleiter, ein Beleuchtungsleiter, ein Winkelbetätigungsabschnitt zum Biegen eines biegbaren Kopfendabschnitts und ein Pinzetteneinsatzrohr. Da die Erfindung keinen direkten Bezug zu diesen Bauteilen hat, erscheint eine Erläuterung dieser Teile nicht erforderlich.

Figur 2 stellt eine schematische Darstellung eines

ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung dar. Die Bezugszeichen 20, 22, 24 und 26 stellen den Handgriff eines Endoskops, ein flexibles Rohr des Endoskops, ein Pinzetteneinsatzrohr bzw. eine Legierung mit Formgedächtnis dar, die in dem flexiblen Rohr eingebaut ist. Ein Heizdraht 28, beispielsweise aus einer Nickel/Chrom-Legierung ist als Transformationstemperatur-Aufprägemedium um die Formgedächtnis-Legierung 26 über einen nicht dargestellten Isolierkörper gelegt. Das Bezugszeichen 30 deutet eine Spannungsquelle an.

Wenn ein Werkstück 26 aus einer Formgedächtnis-Legierung benutzt wird, die eine langgestreckte Form besitzt und das Endoskop in ein abgebogenes Organ 32 eingefügt wird, wie dies in Figur 3 (I) dargestellt wird, dann ist es beabsichtigt, das Endoskop in das Organ 32 einzuführen, wobei der gebogene Abschnitt 34 des flexiblen Rohres 22 weiter in Biegerichtung, wie aus Figur 3 (II) ersichtlich ist, gebogen und das Organ wird deformiert, ohne daß das Endoskop weiter eingeschoben werden könnte. Dies führt in gewissen Fällen zu Verletzungen der Innenwand des Organs. In diesem Fall wird die Temperatur der Formgedächtnis-Legierung geändert und auf den Transformationspunkt durch den Heizdraht 28 gebracht, und bei Erreichen des Transformationspunktes wird die ursprünglich gestreckte Gestalt wieder in der Formgedächtnis-Legierung hergestellt und die Legierung wird starr, so daß das Organ 32 - wie aus Figur 3 (III) ersichtlich, deformiert wird und es wird nunmehr möglich, das Endoskop weiter einzuführen. Durch Absenken der

Temperatur des Heizdrahtes 28 wird die Legierung wieder weich und das Organ kann seinen ursprünglichen Zustand wieder einnehmen, wie aus Figur 3 (IV) ersichtlich ist.

Wenn diese vorbeschriebenen Schritte wiederholt werden, kann der flexible Teil 22 nach und nach tief in das betreffende Organ eingeführt werden.

Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel wird ein Heizdraht zur Änderung der Temperatur auf den Transformationspunkt benutzt. Anstelle dieses Heizdrahtes kann ein weiches zylindrisches Heizrohr aus einer Formgedächtnis-Legierung benutzt werden, oder es kann ein Verfahren benutzt werden, bei dem ein elektrischer Strom der Formgedächtnis-Legierung als solcher zugeführt wird, um eine Erwärmung auf die Transformationstemperatur zu erreichen. Außerdem kann ein Verfahren angewendet werden, bei welchem ein Rohr um die Formgedächtnis-Legierung herumgewickelt und eine warme Flüssigkeit durch das Rohr geführt wird, um die Formgedächtnis-Legierung auf den Transformationspunkt aufzuheizen. Außerdem kann ein Verfahren Anwendung finden, bei welchem die Transformations-Temperatur auf einen niedrigen Wert eingestellt ist und die Transformation durch Abkühlung erreicht wird, indem man kaltes Wasser zirkulieren läßt.

Figur 3 veranschaulicht ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei welchem die Transformations-Temperatur nicht für die gesamte Länge der Formgedächtnis-Legierung erreicht wird, sondern nur partiell

über bestimmte Längen dieser Formgedächtnis-Legierung. Wenn ein Heizdraht als Heizmittel zum Erreichen der Transformationstemperatur benutzt wird, dann wird dieser Heizdraht 28 in eine bestimmte Zahl von Blöcken A bis C unterteilt. In Fig. 4 bezeichnen die Bezugszeichen 30, 36 bzw. 38 eine Spannungsquelle, eine Konstantstromstufe bzw. einen Umschalter und es sind Verbindungslinien zwischen den jeweiligen Blöcken nach dem Umschalter 38 geführt.

Wenn bei diesem Ausführungsbeispiel der Umschalter 38 mit dem Block A verbunden ist, dann wird die Transformationstemperatur an die Blöcke A bis C angelegt und die Formgedächtnis-Legierung 26 in diesen Blöcken A bis C wird starr und nimmt die ursprünglich gestreckte Form wieder an. Wenn der Umschalter 36 an den Kontakt B angeschlossen wird, dann wird die Formgedächtnis-Legierung in den Blöcken B und C starr und die ursprüngliche Gestalt wird in den Blöcken B und C wieder hergestellt. Wenn der Umschalter mit dem Kontakt C verbunden wird, dann wird die Formgedächtnis-Legierung im Block C starr, und in diesem Block C wird die ursprüngliche Form wieder hergestellt.

Fig. 5 veranschaulicht ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei welchem die Transformationstemperatur ebenfalls nur teilweise an die Formgedächtsnis-Legierung angelegt wird. In diesem Fall wird ein Heizdraht als Heizmittel zum Erreichen der Transformationstemperatur benutzt.

Dieser Heizdraht ist in Blöcke A bis D unterteilt. In Fig. 5 bezeichnen die Bezugszeichen 30 und 36 eine Spannungsquelle bzw. eine Konstantstromstufe und die Bezugszeichen 40 und 42 stellen einen Umschalter und Verbindungslinien dar, die von den jeweiligen Blöcken nach beiden Umschaltern 40 und 42 verlaufen. Wenn bei diesem Ausführungsbeispiel der Umschalter 42 an dem Block A angeschaltet und der Umschalter 40 an den Block B angeschaltet ist, dann wird die Transformationstemperatur bei der Formgedächtnis-Legierung 26 in den Blöcken A und B erreicht und die Formgedächtnis-Legierung 26 wird in den Blöcken A und B starr und die ursprüngliche Gestalt wird in diesen Blöcken A und B wieder hergestellt. Wenn der Umschalter 42 am Block 42 angeschaltet bleibt und der Umschalter 40 mit dem Block C verbunden wird, dann wird die Transformationstemperatur der Formgedächtnis-Legierung im Bereich der Blöcke A bis C aufgeprägt und wenn der Umschalter 42 am Block A angeschaltet bleibt und der Umschalter 40 an den Kontakt D angelegt wird, dann wird die Transformationstemperatur in der Formgedächtnis-Legierung in den Bereichen A bis D erreicht, d.h. die gesamte Länge der Formlegierung wird auf die ursprüngliche Gestalt gebracht.

Wenn der Umschalter 42 an dem Block B angeschlossen und der Umschalter 40 an den Block C angeschlossen wird, dann wird die Transformationstemperatur in der Formgedächtnis-Legierung im Bereich der Blöcke B und C erreicht und die Legierung wird nur in diesem Bereich starr. Wenn der Umschalter 42 am Kontakt B angeschaltet bleibt und der Umschalter 40 auf den

Kontakt D umgelegt wird, dann wird die Transformations· temperatur der Formgedächtnis-Legierung nur im Bereich der Blöcke B bis D aufgeprägt, und wenn der Umschalter 42 mit dem Kontakt C verbunden wird und der Umschalter 40 mit dem Block D, dann wird die Transformationstemperatur der Formgedächtnis-Legierung nur im Bereich der Blöcke C und D aufgeprägt.

Wie aus der vorstehenden Beschreibung ersichtlich, kann bei diesem Ausführungsbeispiel die Formgedächtnis-Legierung selektiv in jenem Abschnitt starr gemacht werden, der den aktivierten Blöcken der Heizdrähte entspricht. Wenn demgemäß das Endoskop in ein Organ eingesetzt wird, dann kann der jeweils erforderliche Abschnitt des flexiblen Rohres gemäß dem Biegezustand des Organs starr gemacht werden und die Betätigung des Endoskopes kann weiter erleichtert werden.

Fig. 6 veranschaulicht ein viertes Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei welchem die Formgestalt-Legierung und das Medium zum Aufbringen der Transformationstemperatur nicht in das Endoskop eingebaut sondern vom Endoskop abnehmbar sind. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist ein Heizdraht 28 als Mittel zum Aufprägen der Transformations-Temperatur um eine Formgedächtnis-Legierung herum angeordnet, und die Kombination von Fromgedächtnis-Legierung und Heizdraht kann irgend eine der Kombinationen annehmen, die bei den vorbeschriebenen Ausführungsbeispielen benutzt wurde. Ein elektrisch leitfähiges Rohr oder eine warme Flüssigkeit, die durch das Rohr zirkuliert, kann als Transformationstemperatur-Heizmittel anstelle des Heizdrahtes benutzt werden. In Fig. 6 bezeichnet das Bezugszeichen 44 einen Handgriff für die Formgestalt-

Legierung, von dem ein flexibler äußerer Schlauch 46 ausgeht, der die Formgedächtnis-Legierung und die Heizvorrichtung zum Erreichen der Transformationstemperatur, beispielsweise einen Spiraldraht oder ein Kunststoffrohr umschließt. Eine Spannungsquelle 30 kann in der gleichen Weise wie bei dem zweiten oder dritten Ausführungsbeispiel geschaltet werden.

Wenn dieser Aufbau benutzt wird, dann kann der Vorgang durch den Handgriff 44 vorgenommen werden, indem die Formgestalt-Legierung und das Heizmittel in das Pinzetteneinsatzrohr 24 des Endoskops eingeführt werden. Wenn ein unabhängiger Kanal außer dem Pinzetteneinsatzrohr vorgesehen ist, dann kann dieser Kanal für diesen Zweck benutzt werden.

Bei jedem der erwähnten Ausführungsbeispiele hat die Formgedächtnis-Legierung eine gestreckte "Gedächtnis "-Gestalt . Natürlich kann die vorliegende Erfindung auch in der Weise abgewandelt werden, daß die Gedächtnisform auf eine spezielle Verwendungsform abgestimmt ist.

Bei jedem der beschriebenen Ausführungsbeispiele wird eine Formgedächtnis-Legierung benutzt. Die Erfindung kann jedoch auch in der Weise abgewandelt werden, daß zwei Formgedächtnis-Legierungen benutzt werden, deren Formgedächtnis einander entgegengesetzt ist und die in Kombination mit den Heiz- bzw. Kühlmitteln so ausgebildet sind, daß sie unabhängig voneinander betätigbar sind. Bei dieser Abwandlung kann das flexible Rohr nach Wunsch gebogen oder gestreckt werden .

Es können zahlreiche Vorteile erreicht werden, wenn das erfindungsgemäße Endoskop benutzt wird. Wenn beispielsweise ein flexibles Rohr in ein kompliziertes gekrümmtes Organ, beispielsweise in den Dickdarm eingefügt wird, dann kann das flexible Rohr durch den gebogenen Abschnitt geführt werden, während der gebogene Abschnitt des flexiblen Rohres gestreckt wird und die Einführung kann sehr einfach ohne Erfahrung und Kenntnis durchgeführt werden. Das gebogene Organ kann nämlich zusammen mit dem Endoskop durch die Erstarrungskraft der Formgedächtnis-Legierung deformiert werden und dann kann das Endoskop in das Organ sehr geschmeidig eingeführt werden.

Wenn ein industrielles Endoskop in ein Material eingeführt wird, bei dem der gebogene Zustand bekannt ist, dann wird das Werkstück mit einem solchen Formgedächtnis versehen, das es entsprechend angepaßt ist und die Transformationstemperatur wird den jeweiligen Notwendigkeiten entsprechend gewählt.

Leerseit e

Claims

Patentanwälte",: : .; : ; . Dipl.-Ing. Curt'Wallach Europäische Patentvertreter Dfpl.-lng.GüntherKoch

European Patent Attorneys Dipl.-Phys. Dr.Tino Haibach

Dipl.-Ing. Rainer Feldkamp

D-8000 München 2 · Kaufingerstraße 8 · Telefon (0 89) 2 60 80 78 ■ Telex 5 29 513 wakai d

_Datum: 28. Dezember 1982

Machida Endoscope Co., Ltd. unser zeichen: 17 599 - K/Ap

13-8, Honkomagome 6-chome
Bunkyo-ku
Tokyo (Japan)

Endoskop
Patentansprüche:

Endoskop mit einem flexiblen Schlauch und einem Handgriff,

dadurch gekennzeichnet, daß es ein Werkstück aus einer Legierung mit Formgedächtnis aufweist, und daß die Temperatur dieses Werkstücks auf die Transformationstemperatur bringende Mittel vorgesehen sind, daß die Formgedächtnis-Legierung und die Mittel zur Änderung der Temperatur auf die Transformationstemperatur in dem flexiblen Schlauch eingebaut oder bei Bedarf eingefügt werden können, wodurch die Formgedächtnis-Legierung willkürlich starr gemacht werden kann, wodurch die Gedächtnisform wieder hergestellt und der flexible Schlauch deformiert wird.
2. Endoskop nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß das Medium, durch welches das Werkstück auf die Transformationstemperatur gebracht wird, in mehrere Blöcke unterteilt ist, derart, daß die jeweiligen Blöcke unabhängig von einander Jbetätigbar sind, um selektiv das aus der Formgedächtnis-Legierung bestehende

Werkstück zu verfestigen und vorbestimmte Abschnitte der Formgedächtnis-Legierung in ihre Gedächtnisform zu überführen.
3. Endoskop nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Formgedächtnis-Legierungen, die sich in ihrer Gedächtnisform unterscheiden, vorgesehen und unabhängig voneinander durch die Mittel betätigt werden können, die die Legierung auf die Transformationstemperatur bringen.