DE10148780A1

DE10148780A1 - Hybridstecker

Info

Publication number: DE10148780A1
Application number: DE10148780A
Authority: DE
Inventors: Steffen Dubnack; Eva-Maria Menzel
Original assignee: Carl Zeiss Jena GmbH
Current assignee: Jenoptik AG
Priority date: 2001-09-28
Filing date: 2001-09-28
Publication date: 2003-04-10

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Hybridstecker mit mindestens einer elektrischen Verbindung und mindestens einer optischen Wellenleiterverbindung, bei dem um eine zentrisch eingebaute Kupplung für den optischen Wellenleiter diesen mindestens teilweise umhüllende elektrische Kontaktflächen vorzugsweise koaxial angeordnet sind, wobei Mittel zur Positionierung des Steckers in der Richtung des optischen Wellenleiters vorgesehen sind.

Description

Die Erfindung betrifft einen hybriden Steckverbinder mit elektrischen Verbindungen und optischer Wellenleiter-Verbindung.

Für einen solchen Steckverbinder existieren vielfältige Einsatzmöglichkeiten.

In der optischen Nachrichtenübertragungstechnik ist es notwendig, das optische Signal nach einer gewissen Wegstrecke aufzufrischen und zu verstärken. Um die zu der Verstärkung notwendige elektrische Energie heranzuführen ist es üblich, mit dem optischen Kabel auch elektrische Versorgungsleitungen zu führen. Zur Verbindung verschiedener Kabelabschnitte wurden daher hybride Steckverbinder entwickelt. Ein Beispiel dafür findet man in der Patentschrift US 4,896,939. Weiterhin ist es bekannt Lichtwellenleiterstecker mit elektrischen Kontakten zu versehen, welche den Status des angeschlossenen Wellenleiters oder seine Eigenschaften kodieren (z. B. US 4,295,043, US 5,065,448, US 5,085,492, US 5,142,600, US 5,473,715). Ein weiterer hybrider Steckverbinder für elektrische und Lichtwellenleiter- Verbindungen ist aus der Patentschrift DE 195 33 295 bekannt. Allen diesen bekannten Lösungen ist gemeinsam, dass sie kompliziert aufgebaut und damit relativ teuer in der Herstellung sind.

Ein weiteres Einsatzgebiet für einen solchen Hybridstecker ist bei medizinischen Lasergeräten, bei denen neben dem Laserstrahl auch elektrische Verbindungen zu dem Behandlungsgerät geführt werden müssen. EP 166 860 beschreibt einen solchen Hybridstecker, bei dem neben dem Wellenleiter-Verbinder einzelne elektrische Steckerkontakte vorgesehen sind, welche zur Herstellung der Verbindung in entsprechende Gegenstücke eingeführt werden müssen. Diese Lösung hat den Nachteil, dass Stecker und Gegenstück zur Kopplung sehr genau zueinander positioniert werden müssen, was z. B. in einem Operationssaal und unter sterilen Bedingungen problematisch ist. Weiterhin ist es erwünscht, dass der Bediener beim Einstecken der sterilen Behandlungsvorrichtung in das nicht sterile (weil nicht sterilisierbare) Steuer- und Versorgungsgerät nicht mit diesem in Kontakt kommt. Ebenfalls aus der Forderung nach einem sterilen Behandlungsgerät kann es notwendig sein, dass eine Mehrfachnutzung der mit dem Patienten in Berührung gekommenen Teile ausgeschlossen wird (Single use).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden und einen Hybridstecker anzugeben, der sicher und einfach gesteckt werden kann und preiswert in der Herstellung ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch einen Hybridstecker nach dem Oberbegriff durch die kennzeichnenden Merkmale des ersten Patentanspruchs gelöst. Weitere erfindungsgemäße und vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen aufgeführt.

Ein solcher erfindungsgemäßer Hybridstecker zeichnet sich durch einfachen Aufbau aus wenigen Teilen aus; da seine Kontaktflächen rotationssymmetrisch sind ist er auch unter ungünstigen Sicht- und Handhabungsbedingungen leicht und sicher zu stecken.

Die erfindungsgemäße Form des distalen Endes des Steckers gewährleistet eine gut definierte Lage des Steckers und damit des Endes des optischen Wellenleiters sowie sicherem Halt in einem entsprechend geformten Gegenstück (Buchse).

Die Ausformung des Griffstücks mit einer Schildfunktion gewährleistet, dass der Bediener beim Stecken eines sterilisierten Steckers in das unsterile Steuer- und Versorgungsgerät eines medizinischen Behandlungsapparates den aseptischen Zustand seiner Hände nicht aufhebt. Durch die erfindungsgemäße Art der Befestigung der Kontaktelemente im Grundkörper des Steckers wird beim Einstecken des Steckers in die entsprechende Buchse Formschluss wirksam, wodurch eine hohe Steckkraft aufgewendet werden kann, beim Herausziehen des Steckers aus der Buchse wird lediglich Kraftschluss wirksam, dessen Kraft so gewählt werden kann, dass die Steckkraft in der Buchse größer ist und damit der Stecker beim Herausziehen aus der Buchse zerstört wird. Damit kann in einfacher Weise gesichert werden, dass eine ggf. aus hygienischen Gründen vorgeschriebene Einmalbenutzung des Behandlungsapparates zwangsweise eingehalten wird.

Der erfindungsgemäße Hybridstecker wird im folgenden anhand einer Zeichnung näher erläutert.

Der Hybridstecker besteht aus einem Grundkörper 1, welcher von einem Handstück 2 umhüllt ist. Das Handstück 2 weist eine schildförmige Auskragung 3 auf, welche verhindert, dass beim Stecken des Steckers das nicht sterile Gegenstück berührt wird. Der Grundkörper weist eine Bohrung 4 für das Durchführen des optischen Wellenleiters 5 sowie eine größere Bohrung 6 für einen Steckbolzen 7 auf, welcher ebenfalls eine Bohrung 8 für den optischen Wellenleiter 5 besitzt. Der Bolzen 7 wirkt gleichzeitig als elektrischer Kontakt, welcher über ein Kabel 9 mit elektrischer Energie versorgt werden kann. An seinem distalen Ende ist der Steckbolzen als Kegelstumpf geformt, dessen Mantelfläche 10 definiert in Kontakt zu einem entsprechend geformtes Gegenstück in der Buchse (hier nicht dargestellt) bringbar ist. Außerdem weist der Bolzen 7 eine V-förmige Nut 18 auf, mit deren Hilfe eine entsprechend in der Buchse angebrachte Feder den Stecker in der Buchse sicher und genau positioniert halten kann. Der Wellenleiter 5 wird so in dem Bolzen 7 befestigt, dass seine Stirnfläche im wesentlichen mit der Stirnfläche 11 des Bolzens abschließt, so dass es keinen Beschnitt des aus dem optischen Wellenleiter austretenden Lichtes gibt. An seinem proximalen Ende ist der Bolzen 7 von einem Isolator 12 umhüllt, welcher seinerseits teilweise von einem zweiten elektrischen Kontakt 13 umgeben ist. Der elektrische Kontakt 13 wird von einem Kabel 14 mit elektrischer Energie versorgt. Durch den Isolator 12 wird ein ausreichender Abstand zwischen den beiden Kontakten 7 und 13 erreicht, so dass der Stecker auch hochspannungsfest ausgeführt sein kann. Beim Stecken stützt sich der Bolzen 7 mit seiner Hinterfläche 15 gegen den Grundkörper 1 (Formschluss), so dass eine erhebliche Steckkraft aufgewendet werden kann. Der durch den Isolator 12 bewirkte Kraftschluss zwischen dem Grundkörper 1 und dem Bolzen 7 kann so dimensioniert werden, dass er kleiner ist als die Haltekraft des Bolzens in der Buchse und damit beim Ziehen des Steckers der Bolzen in der Buchse stecken bleibt und der Stecker zerstört wird (Single use).
Am proximalen Ende des Steckers ist ein Verschlussstück 16 vorgesehen, welches eine Durchführung für das Kabel 17 enthält. In diesem Kabel werden sowohl die elektrischen Leitungen als auch der optische Wellenleiter geführt.
Zur Vereinfachung der Herstellung des Steckers kann der Grundkörper 1 auch aus einer Vergussmasse bestehen, welche nach der Montage von Bolzen, Wellenleiter, Isolator, Kontakt und Kabeln in das Handstück eingefüllt wird und nach dem Erhärten die gegenseitige Lage der genannten Elemente sichert.
Die Realisierung der Erfindung ist nicht an das beschriebene Ausführungsbeispiel gebunden, insbesondere für Anwendungen in der Datenübertragungstechnik und anderen nichtmedizinischen Anwendungen sind die Maßnahmen zur Sterilität und zur einmaligen Benutzbarkeit nicht notwendig. Weiterhin sind für die Ausformung des distalen Endes des Steckers auch andere Gestaltungen (kugelförmig, tonnenförmig, usw.) realisierbar, welche den einerseits eine exakte Führung und andererseits eine genaue Positionierung in Steckrichtung gewährleisten.

Claims

1. Hybridstecker mit mindestens einem elektrischen Kontakt und mindestens einer optischen Wellenleiter-Verbindung, welcher einen Grundkörper aufweist, gekennzeichnet dadurch, dass um eine zentrisch eingebrachte Bohrung für den optischen Wellenleiter mindestens eine diesen mindestens teilweise umhüllende elektrische Kontaktfläche vorzugsweise koaxial angeordnet ist, wobei Mittel zur exakten Positionierung des Steckers in der Steckrichtung vorgesehen sind.

2. Hybridstecker nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass zur exakten Positionierung des Steckers vorzugsweise am Ende des Stecker Bereiche mit von einer Zylinderform abweichender Geometrie vorgesehen sind.

3. Hybridstecker nach Anspruch 2, gekennzeichnet dadurch, dass das distale Ende des Steckers mehrfache Kegelstumpfform aufweist, wobei die Mantelflächen von mindestens zwei der Kegelstümpfe entgegengesetzt gerichtet sind.

4. Hybridstecker nach Anspruch 2, gekennzeichnet dadurch, dass das distale Ende des Steckers im wesentlichen Kugelform aufweist, wobei der Durchmesser der Kugel größer ist als der Durchmesser des mit der Kugel in Kontakt stehenden zylinderförmigen Abschnitts des Steckers.

5. Hybridstecker nach einem der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet dadurch, dass das distale Ende des Steckers als elektrischer Kontakt ausgeführt ist.

6. Hybridstecker nach Anspruch 5, gekennzeichnet dadurch, dass ein zweiter elektrischer Kontakt auf der Mantelfläche des zylinderförmigen Teils des Steckers vorgesehen ist und das dieser zweite Kontakt von dem ersten vorzugsweise hochspannungsfest isoliert ist.

7. Hybridstecker nach einem der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet dadurch, dass der Stecker ein isolierendes Griffelement aufweist, welches an seinem distalen Ende als Schild ausgeführt ist.

8. Hybridstecker, insbesondere nach einem der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet dadurch, dass der Stecker beim Herausziehen aus einer zugehörigen Buchse funktionsuntüchtig wird.

9. Hybridstecker nach Anspruch 9, gekennzeichnet dadurch, dass sich der Kontaktteil des Steckers beim Einstecken an seinem proximalen Ende formschlüssig gegen den Grundkörper abstützt und dass der Kontaktteil beim Ziehen des Steckers kraftschlüssig mit dem Grundkörper verbunden und dass diese Kraft kleiner ist als die Kraft, die den Stecker in seiner zugehörigen Buchse fixiert, so dass der Stecker beim Ziehen zerstört wird.

10. Hybridstecker nach einem der vorherigen Ansprüchen, gekennzeichnet dadurch, dass er aus sterilisierbarem Material besteht.