DE102008009919A1

DE102008009919A1 - Instrument for insertion into inaccessible spaces

Info

Publication number: DE102008009919A1
Application number: DE102008009919A
Authority: DE
Inventors: Dirk Oberschmidt; Volker Dr. Grosser; Eckart Prof. Dr. Ing. Uhlmann
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2008-02-15
Filing date: 2008-02-15
Publication date: 2009-08-27
Also published as: WO2009100954A1; EP2254455A1

Abstract

Es wird ein Instrument zum Einführen in von außen unzugängliche Räume mit einem Einführabschnitt und einem mit diesem verbundenen flexiblen Endabschnitt, der mit Druckkammern versehen ist, vorgeschlagen, wobei über eine Druckbeaufschlagung der Kammern eine Biegung des flexiblen Endabschnitts hervorgerufen wird, bei der der flexible Endabschnitt eine in Form eines Faltenbalgs ausgebildete Außenhülle aufweist.There is provided an instrument for introducing into inaccessible spaces with an insertion and a connected thereto the flexible end portion which is provided with pressure chambers, wherein a pressurization of the chambers, a bending of the flexible end portion is caused, wherein the flexible end portion of a Having formed in the form of a bellows outer shell.

Description

Die Erfindung betrifft ein Instrument zum Einführen in von außen unzugängliche Räume nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs. Derartige Instrumente sind in der Medizintechnik beispielsweise als invasive Instrumente bekannt und sind Bestandteile der Standardausrüstung von Krankenhäusern und Kliniken. Zum Einsatz kommen dabei starre und flexible Instrumente und Geräte. Abhängig vom Einsatzgebiet bestehen unterschiedliche Anforderungen hinsichtlich Geometrie und Funktionalität. So wird für die Arthroskopie ein flexibles Endoskop eingesetzt, das aus einem optischen System und einer Lichtquelle besteht, aber auch eine Möglichkeit zur Absaugung und Spülung der Operationsstelle besitzt. Ein starres Endoskop mit einem Durchmesser von 9 mm bis 12 mm wird in der Gastroskopie eingesetzt und besitzt nur einen Entnahmekanal. Als operative Zugangswege werden Trokare eingesetzt.The The invention relates to an instrument for insertion into outside inaccessible spaces according to the generic term of the main claim. Such instruments are in medical technology for example, known as invasive instruments and are components the standard equipment of hospitals and Clinics. It uses rigid and flexible instruments and devices. Depend on the field of application different requirements in terms of geometry and functionality. Thus, a flexible endoscope is used for arthroscopy, the consists of an optical system and a light source, but also a way to suction and flush the Operations has. A rigid endoscope with a diameter from 9 mm to 12 mm is used in gastroscopy and has only one withdrawal channel. Operative access routes are trocars used.

Besonders wichtig für den Einsatz von invasiven Instrumenten ist deren Steuerbarkeit im Körper. Das bedeutet, dass Instrumente mit einer beweglichen und sogar von außen steuerbaren Instrumentenspitze besondere medizinische Vorteile besitzen.Especially important for the use of invasive instruments their controllability in the body. That means instruments with a movable and even externally controllable instrument tip have special medical benefits.

Aus der WO 99/09879 ( DE 698 27 276 T2 ) ist eine in verschiedene Richtungen steuerbare chirurgische Positioniervorrichtung bekannt, die ein Rohrteil aufweist, in dessen Rohrwandung mindestens ein Fluidkanal angeordnet ist, der mit einem Druckfluid verbindbar ist. Die Richtung der Instrumentenspitze wird durch Druckbeaufschlagung des mindestens einen Fluidkanals geändert. Dabei sind zwei Positionen möglich, die aus den Zuständen gefüllt und ungefüllt ergeben.From the WO 99/09879 ( DE 698 27 276 T2 ) is a controllable in various directions surgical positioning device is known which comprises a tube part, in whose tube wall at least one fluid channel is arranged, which is connectable to a pressurized fluid. The direction of the instrument tip is changed by pressurizing the at least one fluid channel. Two positions are possible, which result from the states filled and unfilled.

Die DE 44 35 644 A1 beschreibt ein Endoskop mit einem flexiblen Einführtubus und einem daran angesetzten Biegeabschnitt. Der Biegeabschnitt weist einen Elastikkörper aus einem Elastomermaterial auf, und ist als längliches zylindrisches Formteil ausgebildet. Mittig ist ein Durchgangskanal zum Einführen eines optischen Faserbündels vorgesehen. Der Elastikkörper enthält drei längsgerichtete Druckkammern, die radial verteilt sind und die zur Seite des Einführtubus offen sind. Über durch den Einführtubus gerichtete Fluidzuführrohre wird beispielsweise Luft zugeführt. Der Elastikkörper ist von einer Wickelfeder zur Begrenzung der Deformation des Elastikkörpers in einer Radialrichtung umgeben. Durch Zuführung von Luft unterschiedlichen Drucks in die Druckkammern dehnen sich diese aus und ziehen sich zusammen, wodurch ein Verbiegen des Elastikkörpers realisiert werden soll. Es hat sich jedoch gezeigt, dass trotz der Wickelfeder eine unkontrollierte Verformung des Elastikkörpers auftritt, da der Druck sich gleichmäßig ausbreitet.The DE 44 35 644 A1 describes an endoscope with a flexible insertion tube and a bending section attached thereto. The bending section has an elastic body of an elastomeric material, and is formed as an elongated cylindrical shaped part. At the center, a passageway for introducing an optical fiber bundle is provided. The elastic body contains three longitudinal pressure chambers, which are distributed radially and which are open to the side of the insertion tube. For example, air is supplied via fluid supply pipes directed through the introduction tube. The elastic body is surrounded by a coil spring for limiting the deformation of the elastic body in a radial direction. By supplying air of different pressure in the pressure chambers, these expand and contract, whereby a bending of the elastic body is to be realized. However, it has been shown that despite the coil spring uncontrolled deformation of the elastic body occurs because the pressure spreads evenly.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Instrument zum Einführen in unzugängliche Räume zu schaffen, das in vielfältigen Einsatzbereichen verwendbar ist, kostengünstig und geometrisch klein auszubilden ist, wobei eine gute Steuerbarkeit der Fortbewegung sowie der Richtungsänderung des beweglichen Endabschnitts möglich ist.Of the Invention is based on the object, an instrument for insertion to create inaccessible spaces, that in diverse Fields of application is usable, inexpensive and geometric is small form, with good controllability of locomotion and the change of direction of the movable end portion is possible.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruchs in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs gelöst.These The object is achieved by the characterizing Features of the main claim in conjunction with the features of Topic solved.

Dadurch, dass der flexible Endabschnitt eine als Faltenbalg ausgebildete Außenhülle aufweist, wird die Verformung bzw. Biegung des Endabschnitts durch die vorhandene Geometrie des Endabschnitts, die genügend Material für die Verformung zur Verfügung stellt, gewährleistet. Die Verformung wird nicht durch eine Elastizität des Materials gegeben, sondern, wie ausgeführt, aufgrund des durch die Geometrie zur Verfügung gestellten Materials. Der Aufbau des Instruments ist einfach und kostengünstig und gestattet eine leichte Bewegung des Instruments.Thereby, that the flexible end portion designed as a bellows Has outer shell, the deformation or Bending of the end portion by the existing geometry of the end portion, the enough material for deformation available ensures. The deformation is not through given an elasticity of the material, but, as stated, due to the geometry provided by the Material. The structure of the instrument is simple and inexpensive and allows easy movement of the instrument.

In vorteilhafter Weise ist koaxial zur Außenhülle mit Faltenbalgstruktur des flexiblen Endabschnitts ein Innenrohr angeordnet, das mit der Außenhülle über Längsstege verbunden ist, wobei zwischen Innenrohr, Außenhülle und Stegen die Kammern zur Druckbeaufschlagung ausgebildet sind. Diese Anordnung ergibt einen einfachen Aufbau, es kann eine Mehrzahl von Druckkammern entsprechend den gewünschten Anwendungsgebieten vorgesehen werden, wodurch die kontrollierte Bewegung des flexiblen Endabschnitts erreicht wird.In Advantageously, coaxial with the outer shell with bellows structure of the flexible end portion an inner tube arranged with the outer shell over Longitudinal webs is connected, wherein between inner tube, outer shell and webs are formed the chambers for pressurizing. This arrangement results in a simple structure, it can be a plurality provided by pressure chambers according to the desired application areas whereby the controlled movement of the flexible end section is reached.

Besonders vorteilhaft ist, dass der Querschnitt der Längsstege des Endabschnitts in Längsrichtung gesehen, ausgehend vom Innenrohr zur Außenhülle mit Faltenbalgstruktur, gleichfalls einer Faltenbalgstruktur folgt. Auf diese Weise ist auch bei den Längsstegen des Endabschnitts, insbesondere zur Außenhülle hin gerichtet, genügend Material für die Verformung und Biegung des Endabschnitts vorhanden, wobei das innere Rohr, das vorzugsweise über seine Länge glatt ist und einen konstanten Querschnitt aufweist, elastisch den Bewegungen des Faltenbalgs nachgehen kann.Especially It is advantageous that the cross section of the longitudinal webs of the End portion seen in the longitudinal direction, starting from the inner tube to the outer shell with bellows structure, likewise a bellows structure follows. This way is also at the Longitudinal webs of the end portion, in particular to the outer shell directed, enough material for deformation and bending the end portion, with the inner tube, which is preferably smooth over its length and has a constant cross-section, elastic to the movements can follow the bellows.

In einer vorteilhaften Ausführungsform weist der Einführabschnitt ein im Vergleich zum flexiblen Endabschnitt starres Außenrohr zur Realisierung der Führungsfunktion des Einführabschnitts und ein das Innenrohr des Endabschnitts verlängerndes Innenrohr auf, das mit dem Außenrohr über Längsstege verbunden ist, wobei zwischen Innenrohr, Außenrohr und Stegen Kammern zur Durchleitung von Druckfluid gebildet sind, die mit den Druckkammern des Endabschnitts verbunden sind. Durch diese Ausbildung setzt sich der einfache Aufbau auch für den Einführabschnitt des Instruments fort und es ist möglich, den Endabschnitt und den Einführabschnitt einstückig zu formen, vorteilhafterweise aus einem Material, wie HPFE, Silikon, Polyurethan und dergleichen, wobei das Material für die verschiedenen Abschnitte unterschiedlich gradiert sein kann, d. h. z. B. unterschiedliche Mischungsverhältnisse oder Zusätze haben kann.In an advantageous embodiment, the insertion has a rigid compared to the flexible end portion outer tube for realizing the guiding function of the insertion and an inner tube of the end portion extending inner tube, which is connected to the outer tube via longitudinal webs, wherein between inner tube, outer tube and webs chambers for passage are formed by pressurized fluid, which are connected to the pressure chambers of the end portion. Through this education The simple construction also continues for the insertion section of the instrument and it is possible to integrally form the end section and the insertion section, advantageously of a material such as HPFE, silicone, polyurethane and the like, the material being graded differently for the different sections can, ie, for example, may have different mixing ratios or additives.

In vorteilhafter Weise sind die Kammern des Einführabschnitts und damit die Kammern des Endabschnitts durch eine Steuer- und Regeleinrichtung selektiv mit einer Druckfluidquelle verbindbar, wodurch eine gezielte Verformung in die gewünschte Richtung erreich bar ist. Dabei kann das System entweder ein gasförmiges oder ein flüssiges Druckmedium verwenden, so dass es möglich ist, das Instrument an den jeweiligen Einsatzzweck anzupassen und für den jeweiligen Einsatz das optimale Fluid auszuwählen. Weiterhin ist es möglich, das Instrument für verschiedene Größenverhältnisse anzupassen. Als Gas im medizinischen Einsatz ist vorteilhafterweise Kohlendioxid vorgesehen, als flüssiges Medium im medizinischen Einsatz kann eine Natriumchlorid-Lösung verwendet werden.In Advantageously, the chambers of the insertion section and thus the chambers of the end portion by a control and selective device selectively connectable with a source of pressurized fluid, whereby a targeted deformation in the desired direction is reached bar. It can do that System either a gaseous or a liquid Use pressure medium so that it is possible to use the instrument to adapt to the respective purpose and for the respective purpose Use to select the optimal fluid. It continues possible, the instrument for different proportions adapt. As a gas in medical use is advantageously Carbon dioxide provided as a liquid medium in the medical Use can be used a sodium chloride solution.

Besonders vorteilhaft ist, dass an dem Einführabschnitt oder dem Endabschnitt ein Drucksensor zur Erfassung des Umgebungsdrucks angeordnet ist und dass in den einzelnen Kammern des Endabschnitts oder des Einführabschnitts jeweils ein Drucksensor zur Erfassung des Kammerinnendrucks angeordnet ist. Durch Erfassung des Umgebungsdrucks kann die Steuer- und Regeleinrichtung den notwendigen Innendruck der Kammern an den Umgebungsdruck des Instruments, beispielsweise an den Druck einer Blutbahn, anpassen und durch die Aufnahme des Kammerinnendrucks ist eine präzise Regelung desselben zur gezielten Verformung des Endabschnitts des Instruments möglich.Especially It is advantageous that at the insertion or the End portion arranged a pressure sensor for detecting the ambient pressure and that in the individual chambers of the end section or the Insertion section in each case a pressure sensor for detection the chamber internal pressure is arranged. By detecting the ambient pressure The control and regulating device can provide the necessary internal pressure the chambers to the ambient pressure of the instrument, for example to adapt to the pressure of a bloodstream, and by recording the Chamber internal pressure is a precise regulation of the same targeted deformation of the end portion of the instrument possible.

Der Einführabschnitt des Instruments ist vorteilhafterweise mit einem Handhabungsteil für eine manuelle Steuerung der Bewegung des Einführabschnitts verbunden, wobei zusätzlich an dem Handhabungsteil oder einem getrennten Bedienteil Bedienelemente zur Steuerung der Bewegung bzw. der Verformung des Endabschnitts vorgesehen sind, die mit der Steuer- und Regeleinrichtung verbunden sind. Über die Bedienelemente sind die Bewegungsbefehle des Endabschnitts an die Steuereinrichtung lieferbar, die diese in entsprechende Druckinformationen für die Kammern umsetzt.Of the Insertion section of the instrument is advantageously with a handling part for manual control of the Movement of the introduction section connected, in addition on the handling part or a separate control panel controls for controlling the movement or the deformation of the end section are provided, which are connected to the control and regulating device. about the controls are the motion commands of the end section the control device available to them in appropriate pressure information for the chambers.

Besonders vorteilhaft ist, dass im Bereich des freien Endes des Endabschnitts ein Lagesensor, beispielsweise ein Sensor mit einer seismischen Masse vorgesehen ist, der Informationen an die Steuer- und Regeleinrichtung liefert, die den Bezug auf das Koordinatensystem der Bedienelemente berechnet. Durch diese Lageinformation ist es möglich, die Bewegung des flexiblen Endabschnitts zweidimensional durch Röntgengeräte zu überwachen, was gestattet, die Bewegung des Endabschnitts stets an das angezeigte zweidimensionale Bild anzupassen. Die Steuerung des Instruments ist, wie ausgeführt, durch die Bedienelemente realisierbar, wobei die Steuer- und Regeleinrichtung die von der Bedienperson eingegebenen Befehle in Bewegungen des Endabschnitts des Instruments umsetzt.Especially It is advantageous that in the region of the free end of the end portion a position sensor, for example a sensor with a seismic mass is provided, the information to the control and regulating device supplies the reference to the coordinate system of the controls calculated. Through this location information, it is possible to Movement of the flexible end section two-dimensionally by X-ray machines to monitor what allows the movement of the end section always adapt to the displayed two-dimensional image. The control of the instrument is, as stated, by the controls feasible, wherein the control and regulating device of the Operator entered commands in movements of the end section of the instrument.

In einem Ausführungsbeispiel ist der Einführabschnitt mit einem Anschluss zur Durchleitung von Stoffen, wie Kontrastmittel oder Medikamente durch das Innenrohr versehen. Neben der Durchleitung von solchen Stoffen kann der durch das Innenrohr vorgegebene Kanal auch zur Durchführung von bildgebenden Vorrichtungen, Greifern oder anderen Komponenten verwendbar sein. Damit sind Diagnose, Inspektion oder Aktionen durch das Instrument hindurch möglich.In An embodiment is the insertion section with a connection for the passage of substances, such as contrast agents or medication through the inner tube. In addition to the passage of such substances, the predetermined by the inner tube channel also for the implementation of imaging devices, grippers or other components. This means diagnosis, inspection or actions through the instrument possible.

Selbstverständlich können zusätzliche Kanäle oder Röhren für die gleichzeitige Durchführung von Sichtgeräten und Aktoren eingesetzt werden.Of course can have additional channels or tubes for the simultaneous implementation of vision devices and actuators are used.

Unterschiedliche Einsatzgebiete des erfindungsgemäßen Instruments sind denkbar. Vorrangig ist die Verwendung in der Medizintechnik für die Diagnose und Behandlung sowohl in Gas gefüllten (z. B. Lunge und Bauchraum) als auch in flüssigkeitsgefüllten Räumen des Körpers (wie Gelenke oder Blutbahnen) möglich. Weiterhin können Instrumente dieser Art in allen Anwendungen eingesetzt werden, in denen schwer oder nicht zugängliche Räume inspiziert werden oder Aktionen ausgeführt werden sollen. Ein Beispiel ist die Inspektion von Turbinenschaufel-Hohlräumen bzw. die Entfernung von Graten von Bohrungen in Turbinenschaufel-Hohlräumen.different Fields of application of the instrument according to the invention are conceivable. Priority is the use in medical technology for diagnosis and treatment both in gas filled (eg lung and abdomen) as well as in fluid-filled Clearing the body (like joints or bloodstreams) possible. Furthermore, instruments of this kind be used in all applications where heavy or not accessible spaces are inspected or actions to be executed. An example is the inspection Turbine vane cavities or the removal of Burrs of holes in turbine blade cavities.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:One Embodiment of the invention is in the drawing and will become more apparent in the following description explained. Show it:

1 eine schematische Ansicht des erfindungsgemäßen Instruments, 1 a schematic view of the instrument according to the invention,

2 eine perspektivische Ansicht des flexiblen Endabschnitts des erfindungsgemäßen Instruments, 2 a perspective view of the flexible end portion of the instrument according to the invention,

3 eine Schnittansicht entsprechend den Schnittlinien A-A in 2, 3 a sectional view corresponding to the section lines AA in 2 .

4 eine Detailansicht B aus 3, 4 a detail B from 3 .

5 eine Aufsicht auf den Endabschnitt, und 5 a top view of the end section, and

6 einen Schnitt gemäß der Schnittlinie I-I in 5. 6 a section along the section line II in 5 ,

Das in 1 schematisch dargestellte erfindungsgemäße Instrument, das beispielsweise als Endoskop ausgebildet ist, weist ein schlauchförmiges Teil 1 und eine Ansteuereinheit 2 auf. Der schlauchförmige Teil 1 ist so aufgebaut, dass sich an einen relativ starren Einführabschnitt 3 ein hochflexibler Endabschnitt 4 anschließt, der gezielt bewegt werden kann. Relativ starr bedeutet, dass der Einführabschnitt in der Lage ist, sich Umgebungsbedingungen, wie z. B. intrakorporalen Gegebenheiten (z. B. in Blutbahnen) anzupassen, ohne durch die Funktion des flexiblen Endabschnitts 4 beeinträchtigt zu werden. Der innere Aufbau des am Ende des schlauchförmigen Teils 1 befindlichen Endabschnitts 4 (wie später genauer erläutert wird) weist eine Anordnung aus mehreren, beispielsweise drei oder vier einzeln ansteuerbaren Druckkammern 5 auf. Der starre Endabschnitt 3 dient neben dem Erreichen der Einsatzzone der Durchleitung des Drucks bzw. des Druckfluids in den Endabschnitt 4 und hat gleichzeitig eine Führungsfunktion, beispielsweise im Sinne eines Führungsdrahtes. Durch gezielte Beaufschlagung der Kammern 5 mit Über- oder Unterdruck wird der flexible Endabschnitt 4 in eine beliebige Richtung bewegt.This in 1 schematically illustrated inventive instrument, which is formed for example as an endoscope, has a tubular part 1 and a drive unit 2 on. The tubular part 1 is constructed so that is attached to a relatively rigid insertion section 3 a highly flexible end section 4 connects, which can be moved selectively. Relatively rigid means that the insertion section is capable of environmental conditions such. B. intracorporeal conditions (eg., In bloodstreams) without the function of the flexible end portion 4 to be affected. The internal structure of the end of the tubular part 1 located end portion 4 (As will be explained in more detail later), an arrangement of several, for example three or four individually controllable pressure chambers 5 on. The rigid end section 3 is used in addition to reaching the deployment zone of the passage of the pressure or the pressure fluid in the end portion 4 and at the same time has a guiding function, for example in the sense of a guide wire. By targeted admission of the chambers 5 with positive or negative pressure is the flexible end section 4 moved in any direction.

Der schlauchförmige Teil 1 ist mit einem schematisch angedeuteten Handhabungsteil verbunden, das der Bedienperson ermöglicht, den Vorschub bzw. die Änderung der Eindringtiefe durch Schieben bzw. Ziehen zu steuern. Weiterhin sind Bedienelemente 7 vorgesehen, die an dem Handhabungsteil 6 angeordnet sein können, jedoch auch getrennt von diesem vorgesehen sein können. Eine Ausbildung der Bedienelemente 7 ist beispielsweise ein Joy-Stick. Die Bedienelemente 7 sind über eine elektrische Leitung mit einer Steuer- und Regeleinrichtung 8 verbunden, die insgesamt die Steuerung und Regelung der Funktion des Instruments übernimmt. Weiterhin ist eine Druckfluidquelle 9 über schematisch mit 10 angedeutete Ventile mit dem schlauchförmigen Teil bzw. dem flexiblen Endabschnitt verbunden, wobei die Steuereinrichtung 8 die Zufuhr des Druckfluids aus der Quelle über die Ventile 10 zu den einzelnen Druckkammern 5 steuert bzw. regelt.The tubular part 1 is connected to a schematically indicated handling part, which allows the operator to control the feed or the change of the penetration depth by pushing or pulling. Furthermore, there are controls 7 provided on the handling part 6 can be arranged, but can also be provided separately from this. A training of the controls 7 is for example a joy stick. The controls 7 are via an electrical line with a control and regulating device 8th Overall, the control and regulation of the function of the instrument takes over. Furthermore, a source of pressurized fluid 9 about schematically with 10 indicated valves connected to the tubular part or the flexible end portion, wherein the control device 8th the supply of pressurized fluid from the source via the valves 10 to the individual pressure chambers 5 controls or regulates.

An dem Einführabschnitt 3 ist ein Drucksensor 11 zur Erfassung des Umgebungsdrucks vorgesehen und innerhalb der Druckkammern 5 bzw. der Zuführungen zu den Druckkammern über den Einführabschnitt 3 sind für jede Druckkammer Drucksensoren 12 zur Erfassung des jeweiligen Innendrucks angeordnet (hier nur schematisch durch einen Drucksensor dargestellt). Schließlich ist ein Lagesensor 13 in den flexiblen Endabschnitt 4, vorzugsweise an seinem Ende integriert. Die Sensoren liefern ihre Signale über die schematisch angedeutete Leitung 14 an die Steuer- und Regeleinrichtung 8. Schließlich ist an dem Einführabschnitt 3 noch ein Zufuhranschluss 15 für Kontrastmittel oder Medikamente oder dergleichen, die von der Zuführung in einen Längskanal in dem schlauchförmigen Teil (wie später beschrieben) geleitet werden.At the introductory section 3 is a pressure sensor 11 provided for detecting the ambient pressure and within the pressure chambers 5 or the feeds to the pressure chambers via the insertion section 3 are pressure sensors for each pressure chamber 12 arranged to detect the respective internal pressure (shown here only schematically by a pressure sensor). Finally, a position sensor 13 in the flexible end section 4 , preferably integrated at its end. The sensors deliver their signals via the schematically indicated line 14 to the control and regulating device 8th , Finally, at the introductory section 3 another feed connection 15 for contrast media or medicaments or the like which are conducted from the supply into a longitudinal channel in the tubular part (as described later).

In den 2 bis 6 ist der flexible Endabschnitt 4 genauer dargestellt. Wie aus den Figuren zu erkennen ist, hat der Endabschnitt 4 eine Faltenbalgstruktur, die es ermöglicht, dass ausreichend Material für die Verformung zur Verfügung steht, so dass im Sinne des vorgenannten Standes der Technik keine elastische Verformung des Materials des Endabschnitts 4 auftritt. Wie insbesondere auch aus 5 hervorgeht, sind drei Druckkammern 5 vorgesehen, die am freien Ende des Endabschlusses 4 nach außen hin geschlossen sind und die im vorliegenden Fall von der Außenhülle 16 in Faltenbalgstruktur, durch ein koaxial zur Längsachse des Endabschnitts 4 angeordnetes Innenrohr 17 sowie durch zwischen Innenrohr 17 und Außenhülle 16 angeordneten Längsstegen 18 begrenzt werden.In the 2 to 6 is the flexible end section 4 shown in more detail. As can be seen from the figures, the end section has 4 a bellows structure, which allows sufficient material for the deformation is available, so that in the sense of the aforementioned prior art, no elastic deformation of the material of the end portion 4 occurs. As in particular from 5 shows are three pressure chambers 5 provided at the free end of the end closure 4 are closed to the outside and in the present case of the outer shell 16 in bellows structure, through a coaxial with the longitudinal axis of the end portion 4 arranged inner tube 17 as well as between inner tube 17 and outer shell 16 arranged longitudinal webs 18 be limited.

Der relativ starre Endabschnitt 3 weist in dem be schriebenen Ausführungsbeispiel einen korrespondierenden Aufbau auf, d. h. er umfasst ein glattes Außenrohr 19, ein dem Innenrohr 17 des Endabschnitts 4 entsprechendes Innenrohr und Längsstege, die sich jeweils in die Außenhülle 16, das Innenrohr 17 und die Stege 18 des Endabschnitts 4 verlängern. Dabei kann der gesamte schlauchförmige Teil einstückig in einem einzigen Form- bzw. Blasverfahren hergestellt sein. Selbstverständlich kann der Einführabschnitt 3 auch anders aufgebaut sein, beispielsweise können Druckleitungen zu den Druckkammern 5 geführt sein, wesentlich ist, dass die Druckkammern 5 dann zu den Druckleitungen abgedichtet sind.The relatively rigid end section 3 has in the described embodiment be of a corresponding construction, ie it comprises a smooth outer tube 19 , an inner tube 17 of the end section 4 corresponding inner tube and longitudinal webs, each in the outer shell 16 , the inner tube 17 and the footbridges 18 of the end section 4 extend. In this case, the entire tubular part can be made in one piece in a single molding or blowing process. Of course, the introduction section 3 be constructed differently, for example, pressure lines to the pressure chambers 5 be guided, it is essential that the pressure chambers 5 then sealed to the pressure lines.

Wie aus den Schnitten nach 3, 4 gemäße der Schnittlinie A-A der 2 und dem Schnitt der 6 entsprechend der Schnittlinie I-I der 5 hervorgeht, folgen die Längsstege 18 der Faltenbalgstruktur der Außenhülle 16 dahingehend, dass die Stege 18 gerade an das Innenrohr 17 ansetzen und zur Außenhülle 16 sich im Schnitt dreieckförmig verlängern. Damit können auch die Innenstege 17 der Bewegung des Faltenbalgs der Außenhülle 16 folgen und das Innenrohr 17 geht elastisch den Bewegungen des Faltenbalgs nach. Beim Gebrauch des Instruments, beispielsweise als Katheter, wird der schlauchförmige Teil 1 von der Bedienperson über das Handhabungsteil 6 in die Blutbahn eingeschoben und es wird über den Drucksensor 11 der Umgebungsdruck erfasst. Abhängig von diesem Umgebungsdruck werden die Druckwerte des Über- bzw. Unterdrucks des Druckmediums, das als Gas Kohlendioxid oder als flüssiges Medium eine Natriumchlorid-Lösung ist, für die gewünschten Verformungen des flexiblen Endabschnitts bestimmt. Üblicherweise wird das Instrument zweidimensional durch Röntgengeräte überwacht und abhängig von der von der Bedienperson ge wünschten Richtung des flexiblen Endabschnitts betätigt diese die Bedienelemente 7. Die Steuer-Regeleinrichtung steuert in entsprechender Weise die Drücke in den Kammern 5, um die kontrollierte Bewegung des flexiblen Endabschnitts 4 zu erreichen. Der Lagesensor 13 erfasst die Lage des flexiblen Endabschnitts 4 und die Steuer- und Regeleinrichtung stellt die Korrelation zwischen der Lageinformation und dem Koordinatensystem der Bedienelemente her, wodurch die Bewegungsbefehle der Bedienelemente 7 in Bewegungen des Instrumentenendes umgesetzt werden. Die Steuer-Regeleinrichtung ermöglicht somit die Bewegung des flexiblen Endabschnitts 14 stets an das angezeigte zweidimensionale Bild des eingeführten schlauchförmigen Teils 1 anzupassen.As from the cuts 3 . 4 according to the section line AA of 2 and the cut of the 6 according to the section line II of 5 shows, follow the longitudinal webs 18 the bellows structure of the outer shell 16 to the effect that the webs 18 straight to the inner tube 17 attach and to the outer shell 16 lengthen on average triangular. This also allows the inner bars 17 the movement of the bellows of the outer shell 16 follow and the inner tube 17 elastically follows the movements of the bellows. When using the instrument, for example as a catheter, the tubular part becomes 1 from the operator via the handling part 6 pushed into the bloodstream and it gets over the pressure sensor 11 the ambient pressure detected. Depending on this ambient pressure, the pressure values of the positive and negative pressure of the pressure medium, which is a gas as carbon dioxide or as a liquid medium is a sodium chloride solution, for the desired Verfor ments of the flexible end section. Usually, the instrument is monitored two-dimensionally by X-ray equipment and depending on the ge of the operator desired direction of the flexible end portion actuates the controls 7 , The control device controls the pressures in the chambers in a corresponding manner 5 to the controlled movement of the flexible end section 4 to reach. The position sensor 13 detects the position of the flexible end section 4 and the controller makes the correlation between the attitude information and the coordinate system of the controls, whereby the movement commands of the controls 7 be translated into movements of the instrument's end. The control device thus allows the movement of the flexible end portion 14 always to the displayed two-dimensional image of the inserted tubular part 1 adapt.

Für andere Anwendungen können durch den vom Innenrohr 17 und entsprechend der Verlängerung durch den Einführabschnitt 3 gebildeten Kanal andere Instrumente, wie Greifer, bildgebende Vorrichtungen oder andere Komponenten geführt werden.For other applications can by the inner tube 17 and according to the extension through the insertion section 3 formed channel other instruments, such as grippers, imaging devices or other components are performed.

Selbstverständlich sind Abwandlungen der beschriebenen Anordnung, beispielsweise in Hinblick auf die Ansteuereinheit 2, die Anzahl der Kammern 5, die Anordnung der Komponenten, möglich. Es kann das zentrale Innenrohr weggelassen werden, solange entsprechende Druckkammern zur Verfügung gestellt werden, es können zusätzliche Röhren, beispielsweise um Sichtgeräte und Aktoren gleichzeitig hindurchzuführen, hinzugefügt werden, und dergleichen.Of course, modifications of the described arrangement, for example with regard to the drive unit 2 , the number of chambers 5 , the arrangement of components, possible. The central inner tube may be omitted as long as appropriate pressure chambers are provided, additional tubes may be added, for example, to guide viewers and actuators simultaneously, and the like.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

WO 99/09879 [0003]
- DE 69827276 T2 [0003]
- DE 4435644 A1 [0004]

Claims

Instrument for insertion into rooms which are inaccessible from the outside and having an insertion section ( 3 ) and a flexible end section connected thereto ( 4 ), with pressure chambers ( 5 ), whereby pressurization of the chambers ( 5 ) a bend of the flexible end portion ( 4 ), characterized in that the flexible end portion ( 4 ) formed in the form of a bellows outer shell ( 16 ) having.

Instruments according to claim 1, characterized in that coaxial with the outer shell ( 16 ) of the flexible end section ( 4 ) with bellows structure an inner tube ( 17 ) is arranged, which with the outer shell ( 16 ) via longitudinal webs ( 18 ), wherein between inner tube ( 17 ), Outer shell ( 16 ) and bridges ( 18 ) the chambers ( 5 ) are formed.

Instruments according to claim 1 or claim 2, characterized in that the insertion section ( 3 ) an in comparison to the flexible end portion rigid outer tube for realizing the guiding function of the insertion and a the inner tube ( 17 ) of the end section ( 4 ) extending inner tube, which is connected to the outer tube via longitudinal webs, wherein between inner tube, outer tube ( 19 ) and webs chambers for the passage of pressurized fluid are formed, which communicate with the pressure chambers ( 5 ) of the end section ( 4 ) are connected.

Instruments according to one of claims 1 to 3, characterized in that the end section ( 4 ) to the insertion section ( 3 ) is formed.

Instruments according to one of claims 2 to 4, characterized in that the cross section of the longitudinal webs ( 18 ) of the end section ( 4 ), starting from the inner tube ( 17 ), to the outer shell ( 16 ) with bellows structure also follows a bellows structure.

Instruments according to one of claims 1 to 5, characterized in that the chambers ( 5 ) of the flexible end section ( 4 ) via the introduction section ( 3 ) with a controlled by a control and regulating device pressure fluid source ( 9 ) are connectable.

Instruments according to one of claims 1 to 6, characterized in that at the insertion section ( 3 ) or the end section ( 4 ) a pressure sensor ( 11 ) is arranged for detecting the ambient pressure.

Instruments according to one of claims 1 to 7, characterized in that in the individual chambers ( 5 ) of the end section ( 4 ) or the introductory section ( 3 ) each a pressure sensor ( 12 ) is arranged for detecting the chamber internal pressure.

Instruments according to claim 7 and claim 8, characterized in that the control and regulating device ( 8th ) the internal pressure in the chambers ( 5 ) taking into account the ambient pressure for targeted deformation of the end portion ( 4 ) regulates.

Instruments according to one of claims 1 to 9, characterized in that the insertion section ( 3 ) with a handling part ( 6 ) for manually controlling the movement of the insertion section ( 3 ) connected is.

Instruments according to one of claims 1 to 10, characterized in that on the handling part ( 6 ) or on a separate control panel ( 7 ) for controlling the movement or the deformation of the end portion ( 4 ) with the control device ( 8th ) are connected.

Instruments according to one of claims 1 to 11, characterized in that in the region of the free end of the end portion ( 4 ) a position sensor ( 13 ) is provided.

Instruments according to one of claims 1 to 12, characterized in that the control and regulating device ( 8th ) depending on the signals of the pressure sensors ( 11 . 12 ), the position sensor ( 13 ) and the controls ( 7 ) the deformation of the end portion ( 4 ) controls.

Instruments according to one of claims 1 to 13, characterized in that the insertion section ( 3 ) with a connection ( 15 ) for the passage of substances, such as contrast media or medicaments, through the inner tube ( 17 ) is provided.

Instruments according to one of claims 1 to 14, characterized in that the end portion ( 4 ) and the introductory section ( 3 ) are made in one piece from a material, optionally a graded material.