DE2950793A1

DE2950793A1 - Biegsamer schlauch und verfahren zu dessen herstellung

Info

Publication number: DE2950793A1
Application number: DE19792950793
Authority: DE
Inventors: Kiyokazu Hosaka; Takeji Takagi
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1978-12-19
Filing date: 1979-12-17
Publication date: 1980-07-10
Also published as: US4279245A; JPS5582884A

Description

Anmt Olympus Optical Co. Beschreibung Biegsamer Schlauch und Verfahren zu dessen Herstellung

Die Erfindung betrifft einen biegsamen Schlauch und ein Verfahren zu dessen Herstellung, insbesondere mit einem kleinen Krümmungsradius (Durchmesser), hoher Biegsamkeit und Gasdichtigkeit, der sich als Zangenkanal und Gas- und WasserzufUhrung für ein Endoskop für medizinische Zwecke und dergleichen anwenden läßt.

Ein Endoskop, welches sich zur Beobachtung des Coeloms oder zur Behandlung eines kranken Teils darin eignet, 1st entsprechend der Fig. 1 aufgebaut. Es handelt sich dabei um ein Endoskop mit direkter Sicht. Das Endoskop 1 umfaßt den Betätigungsteil 2, an welchen sich ein biegsamer Teil 3 anschließt, der in die entsprechende Körperhöhle eingeführt werden kann. Der Betätigungsteil 2 befindet sich außerhalb des Körpers und gestattet die verschiedensten manuellen Operationen. Dieser Betätigungsteil 2 ist mit einer Anzahl von Zusatzteilen versehen einschließlich einer Vorrichtung zum Biegen 5, womit sich das freie Ende des Teils 3 in die gewünschte Richtung bringen läßt, ein Okular 6, eine ZangenelnfUhrung 7, um die Zange in den Kanal 9/der von dem biegsamen Schlauch 10 (Fig. 2) gebildet wird, einzuführen und schließlich Anschlüsse oder ArmaturjeH, 8, über welche Gas und/oder Wasser durch den Kanal 13 (Fig. 2) an die Beobachtungsstelle geführt werden können.

Das freie Ende des beweglichen Teils 3 1st fest verbunden mit dem Endteil 4, welcher eine Kanalöffnung, eine Beleuchtungs-

030028/0671

1A/G-52 744 -I*"'- 2*-

und ein Beobachtungsfenster enthält. Aus Fig. 2 ergibt sich, daß der Endteil 4 eine Stirnfläche 4a besitzt, in welcher sich ein Fenster fUr die Beleuchtung 11 und ein Beobachtungsfenster symmetrisch zur Mittellinie angeordnet befinden, um eine Beobachtung eines gewünschten Bereichs innerhalb einer Körperhöhle zu ermöglichen. In der Stirnfläche 4a ist auch die Öffnung 9a der Zangeneinführung 9 und die Öffnung 13a der Gas- bzw. Wasserzuführung 13 oberhalb bzw. unterhalb der beiden Fenster vorgesehen.

Hinter dem Beobachtungsfenster 12 kann sich eine (nicht gezeigte) Linse befinden, so daß von der Lupe innerhalb des Okulars 6, der Linse und dem Beobachtungsfenster 12 ein optisches System gebildet wird und die Verbindung innerhalb dieses optischen Systems durch ein Bündel von Lichtleitern erfolgt.

Eine der Endflächen eines Lichtleiters (nicht gezeigt) üblicher AusfUhrungsform befindet sich in dem Beleuchungsfenster 11, während das andere Ende des Lichtleiters im Betätigungsteil 2 mit einem Lichtausgang einer Lichtquelle, welche sich darin befindet, in Verbindung steht. Das Licht gelangt direkt von der Lichtquelle über den Lichtleiter zu dem Beleuchtungsfenster 11 und beleuchtet damit den gewünschten Bereich in der Körperhöhle.

Ein biegsamer Schlauch, der den biegsamen Teil 3 des Endoskops bildet und in die Körperhöhle eingeführt wird, hat im Bereich 3a einen sehr geringen Krümmungsradius (Durchmesser) und wird gleichzeitig in hohem Maße auf Biegung beansprucht. Das gleiche gilt für die biegsamen Schläuche für die Zangeneinführung 10, welche ebenfalls sehr geringen Durchmesser besitzen. Abgesehen von der Notwendigkeit hoher Biegsamkeit wird von derartigen Schläuchen auch hohe Dichtigkeit gegenüber Gas und Wasser verlangt, um ein Einsickern von KörperflUssigkeiten in die biegsamen Schläuche zu verhindern, da ihre Stirnseiten sich in die Körperhöhle öffnen. Darüberhinaus sollen sie frei von Knicken, Ein-

/3

030028/0671

GOPY

1A-52 7WG * - 2T -

driickungen und Falten sein beim Biegen um einen Radius der bis zum 10-fachen Radius des Schlauche selbst reichen kann· FUr solche Anforderungen sind, bei der/Herstellung

Anstrengungen
größere / erforderlich oder eine spezielle Behandlung wie die Einwirkung von Wärme oder Druck ,um die Schläuche um einen solchen Radius zu biegen.

Es sind zwar mehrlagige Schläuche bekannt, Jedoch ist Aufgabe einer solchen Laminierungi den Druckwiderstand des Schlauchs zu verbessern, und eine Verbesserung der Biegsamkeit, Flexibilität bzw. die Verhinderung von Knicken bei kleinen Biegungsradien war damit nicht beabsichtigt. Bisher sind keine flexiblen Schläuche, welche gas- und wasserdicht sind und sich fUr obige Anwendungsgebiete eignen^bekanntgeworden, trotzdem hierfUr ein dringender Bedarf besteht.

Aufgabe der Erfindung ist nun ein biegsamer Schlauch,der obige Forderungen erfüllt und der aus einem krlstaUinen Polymeren mit poröse r Mikrostruktur einschließlich einer Anzahl von Mlkroknoten besteht, welche miteinander verbunden sind durch Fibrillen,und In welchem die Poren der Mikrostruktur mit einem gasdichten dehnbaren Kunststoff gefüllt sind. Die erfindunggemäßen Schläuche zeichnen sich durch besseres Verhalten im Vergleich zu üblichen biegsamen Schläuchen aus und lassen sich in einfacher und billiger Weise herstellen.

Ein erfindungsgemäßer Schlauch

wird aus einem kristallinen Polymeren hergestellt, welches eine poröse Mikrostruktur mit Mlkroknoten,verbunden durch Fibrillen, enthält. Bevorzugt wendet man fluorierte Polymere und Polyolefine an wie Polytetrafluoräthylen, welche gegebenenfalls extrahierbare anorganische Zusätze wie Silicate, Carbonate, Metalle, Metalloxide, Natriumchlorid, Ammoniumchlorid oder dergleichen oder ein organisches Pulver wie ein Copolymer von Tetrafluoräthylen und Hexafluorpropylen, Stärke, Zucker oder dergleichen enthält.

030028/0671

COPY

(ρ

Ein Beispiel für brauchbare Polyolefine sind die Polypropylene. Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen weiter erläutert:

Fig. 1 ist eine Ansicht eines Endeskops mit direkter Durchsicht, welches flexible Schläuche für die Einführung von Zangen

und Gas und/oder Wasser enthält; Fig. 2 zeigt eine vergrößerte Ansicht der unteren Stirnseite des

Endoskops der Fig. 1, welches zur Einführung in eine

Körperhöhle geeignet ist;
Fig. 3 ist eine Detailansicht der mikroporösen Struktur eines

kristallinen Polymeren und
Fig. 4 zeigt einen Querschnitt bei einer Verfahrensstufe zur

Herstellung eines biegsamen Schläuche nach der Erfindung.

Aus der Fig. 3 entnimmt man die mikroporöse Struktur von Polytetrafluoräthylen, welche/einer Anzahl von Mikroknoten 22, verbunden dutch Fibrillen Zy, so daß Hohlräume 24 gebildet werden·

Zur Herstellung eines Schläuche aus einem derartigen mikrokristallinen Polymeren wird zuerst ein flüssiges Schmier- oder Gleitmittel-wie ein Kohlenwasserstofföl z.B. Naphtha, Paraffinöl oder Petroläther-elnem feinen Pulver des Polytetrafluorethylene oder einem Koagulats davon in einem Verhältnis von80 Teilen Polymer und 20 Teilen Schmiermittel zugemischt· Dann wird zur Verfestigung der Mischung eine kleine Menge eines organischen oder anorganischen Zusatzes zugefügt und das Ganze auf einer Kolbenpresse In Schlauchform extrudiert.

Dann wird das Schmiermittel aus dem Extrudet entfernt. Verbleibt Schmiermittel In dem Produkt, so sind dessen Eigenschaften schließlich nicht zufriedenstellend. In noch ungesintertem Zustand (also unter 327°C) wird dieses rohe Rohr auf das 1,2 bis 15-Fad» seiner ursprünglichen Länge verstreckt und

/5

030028/0671

1A/G-52 744 - y -

anschließend die dabei entstandenen Spannungen thermisch fixiert bei einer Temperatur _fdie über dem Schmelzpunkt oder etwasunter diesem liegt, wobei eine Temperatur zwischen 200 und 39O°C bevorzugt wird.

Das kristalline Polymere mit poröser MikroStruktur des Polytetrafluorethylene hat dann verbesserte Eigenschaften hinsichtlich Biegbarkeit, Flexibilität, Wärmebeständigkeit, Chemikalienbeständigkeit, Wasserabweisung, kein Haftvermögen jedoch Gleitvermögen, Streckbarkeit und elastische Erholung. Im allgemeinen hat der Schlauch eine Stärke von 0,05 bis 3,5 mm, insbesondere 0,1 bis 2 mm, eine Porosität von 30 bis 90 %, insbesondere von 60 bis 80 %, einen mittleren Porendurchmesser von 0,01 bis 20 /um, insbesondere von 1 bis 5 /Um, eine Gurleyzahl von 0,01 bis 5 000 s (die Zeit, die erforderlich? daß 100 car Luft unter einem-Druck von 16,9 mbar - 12, 7 mm Hg durch einen Querschnitt mit einer Fläche von 6,45 cm strömen) und einen Leckagedruck für Wasser von 0,1 bis 1,5 bar. Diese Eigenschaften lassen sich je nach Wunsch variieren durch entsprechende Einstellung der Herstellungsparameter, so daß man das angestrebte Material sicher und leicht erhalten kann.

Die Dichtigkeit gegenüber Gas und Wasser wird dem Schlauch wie

folgt verliehen:

Der wie oben geformte Schlauch der gewünschten dimension wird

innen mit einer Lösung eines Kunststoffs, welcher gas-und wasserdurchlässig

un/ ist, in einer solchen Stärke beschichtet, die im wesentlichen vergleichbar ist mit der Wandstärke des Schlauche. Als Kunststoffe kommen dafür ein Copolymer von Tetrafluoräthylen und Hexafluorpropylen, fluorierte Kunststoffe wie ein Copolymer von Tetrafluoräthylen und Perfluoralkylvinylather, Fluorkautschuk, Polyurethan^ Polyimide, Polyester, Polyamide, Polyvinylchloride, PolyäthylezB und dergleichen infrage·

/6

030028/0671

Aus Fig. 4 entnimmt man nun den Schlauch 31 mit der Kunststoffauskleidung 32.Ein Ende des Schlauche ist mit dem Stopfen 33 verschlossen, während das andere Ende über das Verbindungsrohr 34 luftdicht andie Pumpe P angeschlossen wird ■it deren Hilfe Luft in den Schlauch gepreßt wird. Dabei dringt der Kunststoff 32 in die Poren 24 (Fig. 3) des Schlauche 31 ein und füllt diese vollständig aus. Ist dies erreicht, wird die Pumpe abgeschaltet und der Kunststoff 32 innerhalb der Poren des Schlauche 31 kann eich verfestigen, woraufhin das Anschlußrohr 34 und der Stopfen 33 abgenommen werden.

Der so erhaltene biegsame Schlauch 31 eignet sich nun als biegsamer Schlauch 10 für die Einführung xn Zangen (Fig. 2). Er ist gas- und wasserdicht und besitzt hohe Flexibilität und ist frei von Knicken, Eindrückungen und Falten Darüberhinaus hat der Schlauch eine glatte innere Fläche.

In analoger Weise lassen sich die Schläuche für Luft-und Wasserzufuhr herstellen.

Anstelle der in Fig. 4 gezeigten AusfUhrungsform kann man den Kunststoff 32 auch mit Hilfe eines Unterdrucks außerhalb des Schlauche in die Poren des Schläuche 31 einsaugen. Eine weitere Möglichkeit besteht darin,Kunststoff 32 auf die Außenfläche des Scnleuchs 31 aufzubringen und von außen Druck anzulegen und gleichzeitig innen zu saugen.

Die erfindungsgemäßen biegsamen Schläuche lassen sich nicht nur in Endoskopen und ähnlichen medizinischen Geräten anwenden, sondern auch in kleinen Regelgeräten für Flüssigkeiten₍als Anschlußstücke zwischen Meßinstrumenten oder Geräten oder für eine Reihe von Leitungen bei industriellen Endoskopen, bei denen die oben genannten Anforderungen an den Schlauch wesentlich sind.

030028/0671

Claims

WUESTHOFF.y.PECHMANN-BEHRENS-GOErZ ZZZZZZZ

VON PBCMWANN

MOFStIIOMAL KBrKBSBNTATIVBS BBKOKB TMB BOKOfKAN rXTBNT OrrlCB DR.-INO. DIBTBK BBHKBNS

IfANDATAlRIS AORBBS MBS L¹OfFICB BUKOrilN DBt BKBTBTS DUb-ING.; Din.-YIKTtCK.INO. KUfBKT βΟΒΤ»

1A/G-52 744 D-8000 MÜNCHEN 90

SCHVEIGERSTRASSE 2 tblbfon: (ot>) 66 ao |i

TItSOKAMMt rKOTBCTFATBNT

tblbx: 5x4070

Pat entansprüche

Flexibler Schlauch bestehend aus einem kristallinen Polymeren mit poröser Hikrostruktur aus Mikroknoten (22), die durch Fibrillen (23)verbunden sind und Poren £4)bilden, welche mit einem gasdichten und reckbaren Kunststoff 02) gefüllt sind.
2. Flexibler Schlauch nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η zeichnet, daß das kristalline Polymer ein fluoriertes Polymer oder ein Polyolefin ist.
3. Flexibler Schlauch nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das fluorierte Polymer Polytetrafluorethylen ist.
4. Flexibler Schlauch nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß das kristalline Polymer einen extrahierbaren anorganischen Zusatz wie Silicate, Carbonate, Metalle, Metalloxide, Natrium- oder Ammoniumchlorid oder ein organisches Pulver wie ein Copolymer von Tetrafluoräthylen und Hexafluorpropylen, Stärke oder Zucker enthält.
5. Flexibler Schlauch nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Polyolefin ein Polypropylen ist.

030028/0671

1A/G-52 744 - 2 -
6. Flexibler Schlauch nach Anspruch/5, dadurch g e kenn ze Ichnet , daß der Kunststoff ein fluoriertes Polymer wie ein Copolymer von Tetrafluoräthylen und Hexafluorpropylen, ein Copolymer von Tetrafluoräthylen und Perfluoralkylvinyläther, ein Fluorkautschuk, Polyurethan, Polyimid, Polyester, Polyamid, Polyvinylchlorid oder Polyäthylen 1st.
7. Verfahren zur Herstellung des flexiblen Schlauches nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß man in/aen vorgeformten Schlauchkörper (31) eine Lösung des Kunststoffs ein-bzw. aufbringt und dann den Kunststoff in die Poren des kristallinen Polymeren einpreßt bzw. einsaugt.

030028/0671