DE102014212712A1

DE102014212712A1 - Videoendoskop mit flexibler Leiterplatine

Info

Publication number: DE102014212712A1
Application number: DE102014212712.2A
Authority: DE
Inventors: Martin Wieters; Thorsten Jürgens; Sebastian Jungbauer
Original assignee: Olympus Winter and Ibe GmbH
Current assignee: Olympus Winter and Ibe GmbH
Priority date: 2014-07-01
Filing date: 2014-07-01
Publication date: 2016-01-07
Also published as: US20170105612A1; WO2016000974A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine flexible Leiterplatine (2) zur Verwendung in einem Videoendoskop (1). Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die flexible Leiterplatine (2) sich von einem ersten Ende (3) zu einem zweiten Ende (4) länglich erstreckt, wobei an dem ersten Ende (3) zwei voneinander räumlich getrennte Endabschnitte (8, 9) vorgesehen sind, die zur Verbindung mit jeweils einer Bildaufnahmevorrichtung (12, 12´) vorgesehen sind. Die Erfindung betrifft ferner ein entsprechendes Videoendoskop (1) mit einer erfindungsgemäßen flexiblen Leiterplatine (2).

Description

Die Erfindung betrifft eine flexible Leiterplatine zur Verwendung einem Videoendoskop sowie ein entsprechendes Videoendoskop.
Flexible Leiterplatinen werden in Videoendoskopen zur Transmission von Videodaten und zur Versorgung von Bildaufnahmevorrichtungen mit elektrischer Energie verwendet. Hierzu werden die flexiblen Leiterplatinen in einem distalen Bereich des Videoendoskops mit einer Bildaufnahmevorrichtung elektrisch verbunden. Die Leiterbahnen der flexiblen Leiterplatine dienen dazu, die Daten der Bildaufnahmevorrichtung zum proximalen Ende des Endoskops zu leiten, wo diese dann beispielsweise über Steckverbindungen und Kabeln zur Auswertung weitergeleitet werden. Entsprechend findet eine Stromversorgung vom proximalen Ende des Videoendoskops über die flexiblen Leiterplatinen zum distalen Ende des Videoendoskops statt.
Bei Videoendoskopen, die beispielsweise zwei oder mehr Bildaufnahmevorrichtungen aufweisen, wie beispielsweise einem 3-D-Videoendoskop, werden üblicherweise mehrere flexible Leiterplatinen verwendet, um diese mit den Bildaufnahmevorrichtungen zu verbinden. Dies führt zu einer hohen Aufbaukomplexität und einer hohen Montagezeit.
Wichtig ist bei Videoendoskopen, dass die Bildaufnahmevorrichtungen exakt ausgerichtet sind und insbesondere exakt zueinander ausgerichtet sind, wenn mehrere Bildaufnahmevorrichtungen Verwendung finden. Im Herstellungsprozess ist es notwendig, dass die Bildaufnahmevorrichtungen in allen drei Raumachsen gegeneinander verschoben und verkippt werden können müssen. Zudem kann es beim Benutzen der Videoendoskope zu thermischen Wechselbeanspruchungen aufgrund eines Autoklavierens kommen, was zu mechanischen Beanspruchungen der Lötverbindungen der Bildaufnahmevorrichtungen zu der jeweiligen Leiterplatine führen kann.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, bei möglichst geringer Aufbaukomplexität eine Verkürzung der Montagezeit von Endoskopen zu ermöglichen und hierfür eine entsprechende flexible Leiterplatine zur Verfügung zu stellen. Zudem ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine exakte Ausrichtung von Bildaufnahmevorrichtungen, die mit einer erfindungsgemäßen flexiblen Leiterplatine zu verbinden sind, zu ermöglichen.
Gelöst wird diese Aufgabe durch eine flexible Leiterplatine zur Verwendung in einem Videoendoskop, wobei die flexible Leiterplatine sich von einem ersten Ende zu einem zweiten Ende länglich erstreckt, wobei an dem ersten Ende zwei voneinander räumlich getrennte Endabschnitte vorgesehen sind, die zur Verbindung mit jeweils einer Bildaufnahmevorrichtung vorgesehen sind.
Durch die erfindungsgemäße flexible Leiterplatine ist es möglich, mit wenig Montageaufwand zwei Bildaufnahmevorrichtungen in einem Videoendoskop vorzusehen und schnell sowie genau justiert einzubauen.
Vorzugsweise weist jede Bildaufnahmevorrichtung eine Blickrichtung auf, die vorzugsweise orthogonal an einer Bildsensorebene der jeweiligen Bildaufnahmevorrichtung angeordnet ist.
Vorzugsweise sind die Endabschnitte und/oder mit den Endabschnitten verbundene Bildaufnahmevorrichtungen so ausgerichtet, dass sich zwischen den jeweiligen Blickrichtungen der Bildaufnahmevorrichtungen ein Winkel zwischen 2° und 6° ergibt. Durch diese Maßnahme ist eine sehr naturgetreue dreidimensionale Abbildung möglich.
Vorzugsweise sind die räumlich getrennten Endabschnitte als Arme ausgebildet.
Vorzugsweise sind die räumlich getrennten Endabschnitte relativ zu einer Längsachse der flexiblen Leiterplatine oder eines Hauptkörpers der flexiblen Leiterplatine gegenüberliegend beabstandet. Vorzugsweise weisen die Endabschnitte jeweils wenigstens einen elastischen Biegebereich auf, der zum Ausgleich von auf die Endabschnitte wirkenden Kräfte vorgesehen ist. Hierdurch können insbesondere die Bildaufnahmevorrichtungen zueinander gut ausgerichtet werden.
Vorzugsweise weisen die Endabschnitte jeweils zwei Biegebereiche auf, die quer, insbesondere orthogonal, zueinander angeordnet sind. Hierdurch kann in allen drei Raumachsen eine effiziente Verschiebung bzw. Verkippung der Bildaufnahmevorrichtungen vorgenommen werden.
Besonders bevorzugt ist es, wenn wenigstens ein Endabschnitt im in dem Videoendoskop verbauten Zustand der flexiblen Leiterplatine als zwei zueinander nicht koplanar angeordnete c-förmige Körper ausgebildet ist. Weiter bevorzugt ist es, wenn beide Endabschnitte im in dem Videoendoskop verbauten Zustand der flexiblen Leiterplatine als jeweils zueinander nicht koplanar angeordnete c-förmige Körper ausgebildet sind. Hierdurch ist die Ausrichtung der beiden Bildaufnahmevorrichtungen noch einfacher zueinander möglich und zudem ein Ausgleich von auf die Endabschnitte wirkenden Kräfte besonders einfach möglich, insbesondere dergestalt, dass auf den Lötverbindungen der Bildaufnahmevorrichtungen zu den Endabschnitten keine zu hohen Kräfte wirken können.
Hierbei dient vorzugsweise ein erster c-förmiger Körper dazu, längsaxiale Kräfte auszugleichen und/oder ein zweiter c-förmiger Körper dazu, queraxiale Kräfte auszugleichen.
Besonders bevorzugt ist es, wenn an dem ersten Ende der flexiblen Leiterplatine eine Zug- und/oder Torsionsentlastungsstelle entfernt von den voneinander räumlich getrennten Endabschnitten vorgesehen ist. An dieser Stelle ist eine Fixierung des ersten Endes der flexiblen Leiterplatine mit einem stabilen Teil des Videoendoskops möglich, so dass die Verbindungsstellen zu den Bildaufnahmevorrichtungen deutlich entlastet werden.
Die Aufgabe wird ferner gelöst durch ein Videoendoskop mit einer erfindungsgemäßen flexiblen Leiterplatine, wobei das erste Ende der flexiblen Leiterplatine im distalen Bereich des Videoendoskops angeordnet ist.
Vorzugsweise ist die Zug- und/oder Torsionsentlastungsstelle räumlich in einem Rohr des Videoendoskops fixiert. Hierdurch findet eine sehr starke Entlastung der Verbindung der Bildaufnahmevorrichtungen zur flexiblen Leiterplatine statt.
Vorzugsweise sind die Bildaufnahmevorrichtungen jeweils auf einem voneinander räumlich getrennten Endabschnitt aufgebracht und räumlich in einem Rohr des Videoendoskops fixiert.
Bei einer räumlichen Fixierung in einem Rohr ist insbesondere eine unmittelbare Fixierung in einem Rohr gemeint. Es kann allerdings auch eine Fixierung an einem Element des Videoendoskops gemeint sein, das ortsfest zu einem Rohr des Videoendoskops angeordnet ist.
Weitere Merkmale der Erfindung werden aus der Beschreibung erfindungsgemäßer Ausführungsformen zusammen mit den Ansprüchen und den beigefügten Zeichnungen ersichtlich. Erfindungsgemäße Ausführungsformen können einzelne Merkmale oder eine Kombination mehrerer Merkmale erfüllen.
Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, wobei bezüglich aller im Text nicht näher erläuterten erfindungsgemäßen Einzelheiten ausdrücklich auf die Zeichnungen verwiesen wird. Es zeigen:
1 eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Videoendoskops mit einer erfindungsgemäßen flexiblen Leiterplatine,
2 eine schematische Draufsicht auf eine erfindungsgemäße flexible Leiterplatine im nicht verbauten Zustand in einer weiteren Ausführungsform,
3 eine schematische Draufsicht auf eine erfindungsgemäße flexible Leiterplatine gemäß 2 in einem so gebogenen Zustand, wie dieses im eingebauten Zustand der Fall ist,
4 eine schematische Seitenansicht entlang der Blickrichtung A aus 3 der flexiblen Leiterplatine und
5 eine schematische Ansicht entlang der Blickrichtung B aus 3 der flexiblen Leiterplatine.
In den Zeichnungen sind jeweils gleiche oder gleichartige Elemente und/oder Teile mit denselben Bezugsziffern versehen, so dass von einer erneuten Vorstellung jeweils abgesehen wird.
1 zeigt schematisch eine Draufsicht auf ein schematisch dargestelltes erfindungsgemäßes Videoendoskop 1 mit einer darin angeordneten flexiblen Leiterplatine 2. Die Leiterplatine 2 erstreckt sich von einem distalen Bereich 20 des Videoendoskops 1 bis zu einem proximalen Bereich 21. Entsprechend ist die flexible Leiterplatine 2 längserstreckt entlang der Längsachse 6 von einem ersten Ende 3 bis zu einem zweiten Ende 4, wobei das erste Ende 3 im distalen Bereich des Videoendoskops 1 angeordnet ist.
Die flexible Leiterplatine 2 weist entsprechende Leiterbahnen auf, die vom ersten Ende 3 zum zweiten Ende 4 reichen.
Am zweiten Ende 4 ist ein Verbindungsstück 11 vorgesehen, um die flexible Leiterplatine 2 beispielsweise über eine Steckverbindung mit einer Auswerteelektronik oder einer bildgebenden Vorrichtung zu verbinden.
Das Videoendoskop 1 umfasst beispielsweise ein Rohr 7 im distalen Bereich 20, das relativ zum Videoendoskop 1 ortsfest ist. Zum ersten Ende 3 ist die flexible Leiterplatine erfindungsgemäß aufgegabelt in einem ersten und zweiten voneinander räumlich getrennten Endabschnitt 8 und 9.
Auf dem ersten Endabschnitt 8 ist eine Bildaufnahmevorrichtung 12 angebracht und auf dem zweiten Endabschnitt 9 eine Bildaufnahmevorrichtung 12´. Diese Bildaufnahmevorrichtungen 12 und 12´ müssen zueinander sehr exakt positioniert werden, was mit der erfindungsgemäßen flexiblen Leiterplatine möglich ist. Die Positionierung ist vorzugsweise so zu gestalten, dass die Blickrichtungen 24 und 24´ der Bildaufnahmevorrichtungen 12 und 12´ in einem Winkel von 2° bis 6° zueinander liegen.
Die Bildaufnahmevorrichtungen sind bevorzugterweise über Leiterpads, insbesondere kurze Leiterplatinen, die nicht dargestellt sind, in den Lötbereichen 18 bzw. 19 mit der flexiblen Leiterplatine verbunden.
Die beiden Bildaufnahmevorrichtungen 12 und 12´ sind vorzugsweise auf einem gemeinsamen Flexboard bzw. der gemeinsamen flexiblen Leiterplatine 2 über kurze, insbesondere flexible Leiterplatinen, angebracht. Die flexible Leiterplatine 2, die auch als Flexboard bezeichnet werden kann, hat am ersten Ende 3, das heißt an der Spitze des Endoskops 1, die in dem distalen Bereich 20 des Endoskops 1 angeordnet ist, eine Art Verzweigung, so dass für jede Bildaufnahmevorrichtung 12, 12´ eine entsprechende Anschlussfläche, auf der die Lötbereiche 18 und 19 angeordnet sind, vorgesehen ist.
Das erfindungsgemäße Videoendoskop 1 ist besonders einfach und schnell zu montieren.
Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform der flexiblen Leiterplatine 2 gemäß den 2 bis 5. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die flexible Leiterplatine 2 in dem beim ersten Ende 3 mit zwei voneinander räumlich getrennten Endabschnitten 8 und 9 versehen, die zunächst von dem Hauptkörper der flexiblen Leiterplatine 2 quer abstehen, um dann hiervon einen erweiterten quer abstehenden Abschnitt aufzuweisen, der in dem Ausführungsbeispiel gemäß 2 im unverbauten Zustand der flexiblen Leiterplatine jeweils ein Arm aufweist, der sich in Richtung des zweiten Endes 4 erstreckt.
In dem Ausführungsbeispiel gemäß 2 sind die beiden Endabschnitte 8 und 9 als Arme ausgebildet, die zunächst orthogonal zur Längsachse 6 zu beiden Seiten der flexiblen Leiterplatine 2 abstehen, um dann erneut orthogonal hierzu, das heißt parallel zur Längsachse 6, weiter ausgeführt zu sein.
Es sind elastische Biegebereiche 13, 13´ und 14, 14´ vorgesehen, bei denen die Endabschnitte 8 und 9 entsprechend in c-förmige Körper umgebogen werden können.
Am Ende der Endabschnitte 8 und 9 sind Lötbereiche 18 und 19 vorgesehen, mit denen die Bildaufnahmevorrichtungen verbunden werden können. Die hier gezeigten Lötbereiche sind beispielsweise mit einer Art Fenstertechnik vorgesehen.
Zudem zeigt 2 noch eine Zug- und/oder Torsionsentlastungsstelle 17, die als Öffnung, vorzugsweise mit einem stabilen Rand, vorgesehen ist und durch die beispielsweise mittels einer Lötung oder eines Bolzens, eine stabile Verbindung zu beispielsweise einem Rohr oder einem anderen ortsfesten Element eines Videoendoskops ermöglicht ist. Hierdurch ergibt sich eine entsprechende Stabilität der Lage der flexiblen Leiterplatine in dem Videoendoskop.
3 zeigt die flexible Leiterplatine 2 gemäß der Ausführungsform gemäß der 2 im gebogenen Zustand. Durch das Verbiegen der flexiblen Leiterplatine 2 in den elastischen Biegebereichen 13, 13´ und 14, 14´, ergibt sich ein entsprechendes dreidimensionales Gebilde, durch das eine sehr genaue Ausrichtung der mit den Lötbereichen 18 und 19 verbundenen Bildaufnahmevorrichtungen 12, 12´ ermöglicht ist. Vorzugsweise sind die Bildaufnahmevorrichtungen 12, 12´ mit Blickrichtungen 24, 24´ versehen, die einen Winkel zwischen 2° und 6° zueinander haben.
Zudem ergibt sich eine Kraftentlastung, da die elastischen Biegebereiche für seitliche Kräfte Ausgleichsbewegungen 22 und für längsgerichtete Kräfte Ausgleichsbewegungen 23 ausführen können.
Um die dreidimensionale Gestaltung der flexiblen Leiterplatine 2 im eingebauten Zustand in dem Videoendoskop 1 besser darzustellen, sind Seitenansichten gemäß 4 und 5 gezeigt. 4 zeigt eine Seitenansicht von der Seite A bzw. der Blickrichtung A, die in 3 eingezeichnet ist und 5 zeigt eine Ansicht gemäß der Richtung B, die in 3 eingezeichnet ist. Gut erkennbar sind hier die c-förmigen Körper 15, 15´ und 14, 14´, die sich durch das Verbiegen der elastischen Biegebereiche 13, 13´ und 14, 14´ ergeben.
Durch die Erfindung kann jeder Arm einzeln in alle Raumrichtungen verschoben werden, was für die genaue Montage sehr effizient ist.
Für eine Stressentlastung wird der Hauptkörper der flexiblen Leiterplatine so im Videoendoskop fixiert, dass sich thermische Spannungen nicht auf die beiden Arme der flexiblen Leiterplatine auswirken können. Die Fixierung ist vorzugsweise stoff-, kraft- oder formschlüssig ausgeführt und kann beispielsweise durch eine Verklebung des Hauptkörpers der flexiblen Leiterplatine erreicht werden oder durch eine Schraub- oder Lötfixierung an einer Öse, wie dieses beispielsweise durch die Zug- und/oder Torsionsentlastungsstelle 17 angedeutet ist.
Alle genannten Merkmale, auch die den Zeichnungen allein zu entnehmenden sowie auch einzelne Merkmale, die in Kombination mit anderen Merkmalen offenbart sind, werden allein und in Kombination als erfindungswesentlich angesehen. Erfindungsgemäße Ausführungsformen können durch einzelne Merkmale oder eine Kombination mehrerer Merkmale erfüllt sein. Im Rahmen der Erfindung sind Merkmale, die mit „insbesondere“ oder „vorzugsweise“ gekennzeichnet sind, als fakultative Merkmale zu verstehen.
Bezugszeichenliste

1: Endoskop
2: flexible Leiterplatine
3: erstes Ende
4: zweites Ende
6: Längsachse
7: Rohr
8: erster Endabschnitt
9: zweiter Endabschnitt
11: Verbindungsstück
12, 12´: Bildaufnahmevorrichtung
13, 13´: elastischer Biegebereich
14, 14´: elastischer Biegebereich
15, 15´: c-förmiger Körper
16, 16´: c-förmiger Körper
17: Zug- und/oder Torsionsentlastungsstelle
18, 19: Lötbereich
20: distaler Bereich
21: proximaler Bereich
22: Ausgleichsbewegung seitlicher Kräfte
23: Ausgleichsbewegung längsgerichteter Kräfte
24, 24´: Blickrichtung

Claims

Flexible Leiterplatine (2) zur Verwendung in einem Videoendoskop (1), wobei die flexible Leiterplatine (2) sich von einem ersten Ende (3) zu einem zweiten Ende (4) länglich erstreckt, wobei an dem ersten Ende (3) zwei voneinander räumlich getrennte Endabschnitte (8, 9) vorgesehen sind, die zur Verbindung mit jeweils einer Bildaufnahmevorrichtung (12, 12´) vorgesehen sind.
Flexible Leiterplatine (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Endabschnitte (8, 9) und/oder mit den Endabschnitten (8, 9) verbundenen Bildaufnahmevorrichtungen (12, 12´) so ausgerichtet sind, dass sich zwischen jeweiligen Blickrichtungen (24, 24´) der Bildaufnahmevorrichtungen (12, 12´) ein Winkel zwischen 2° und 6° ergibt.
Flexible Leiterplatine (2) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Endabschnitte (8, 9) jeweils wenigstens einen elastischen Biegebereich (13, 13´, 14, 14´) aufweisen, der zum Ausgleich von auf die Endabschnitte (8, 9) wirkenden Kräfte vorgesehen ist.
Flexible Leiterplatine (2) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Endabschnitte (8, 9) jeweils zwei Biegebereiche (13, 13´, 14, 14´) aufweisen, die quer, insbesondere orthogonal, zueinander angeordnet sind.
Flexible Leiterplatine (2) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Endabschnitt (8, 9) im in dem Videoendoskop (1) verbauten Zustand der flexiblen Leiterplatine (2) als zwei zueinander nicht koplanar angeordnete c-förmige Körper (15, 15´, 16, 16´) ausgebildet ist.
Flexible Leiterplatine (2) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein c-förmiger Körper (15, 15´) dazu dient, längsaxiale Kräfte auszugleichen.
Flexible Leiterplatine (2) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein c-förmiger Körper (16, 16´) dazu dient, queraxiale Kräfte auszugleichen.
Flexible Leiterplatine (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass an dem ersten Ende (3) eine Zug- und/oder Torsionsentlastungsstelle (17) entfernt von den voneinander räumlich getrennten Endabschnitten (8, 9) vorgesehen ist.
Videoendoskop (1) mit einer flexiblen Leiterplatine (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das erste Ende (3) der flexiblen Leiterplatine (2) im distalen Bereich (20) des Videoendoskops (1) angeordnet ist.
Videoendoskop (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Zug- und/oder Torsionsentlastungsstelle (17) räumlich in einem Rohr (7) des Videoendoskops (1) fixiert ist.
Videoendoskop (1) nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildaufnahmevorrichtungen (12, 12´) jeweils auf einem voneinander räumlich getrennten Endabschnitt (8, 9) aufgebracht sind und räumlich in einem Rohr (7) des Videoendoskops (1) fixiert sind.