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Die Erfindung betrifft ein Endoskop, vorzugsweise Endoskop mit seitlicher Blickrichtung, umfassend einen Endoskopschaft mit einem äußeren Rohr und einem vom äußeren Rohr umgebenen inneren Rohr.
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Unter den Begriff Endoskop im Rahmen der Erfindung fallen insbesondere Videoendoskope, also Endoskope in Verbindung mit wenigstens einem Bildsensor, der zum Aufnehmen einer Videoaufzeichnung ausgebildet ist, unabhängig davon, ob der Bildsensor distal im Endoskopschaft, proximal in einem Handgriff oder extern in einem Kamerakopf angeordnet ist, der an ein Okular im proximalen Bereich des Endoskops, also auf der Seite eines Operateurs ansetzbar ist.
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Der Begriff der Blickrichtung, englisch auch als „direction of view“ (DOV) bezeichnet, betrifft den von der Längsachse des Endoskops abweichenden Seitwärts- oder Rückwärtsblick, der als Polarwinkel dargestellt wird, wobei ein Blickwinkel von 0° einen Geradeausblick in Längsrichtung des Endoskopschafts bedeutet, während beispielsweise 90° eine Blickrichtung bezeichnet, die im rechten Winkel vom Geradeausblick abweicht.
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Bei Endoskopen bzw. Videoendoskopen mit einer Blickrichtung ≠ 0° ist es notwendig, dass im distalen optischen System zwei optische Baugruppen zueinander rotatorisch bewegt werden können. Hierzu ist eine radiale und axiale Lagerung der optischen Baugruppen notwendig. Die radiale Lagerung beschränkt die Relativbewegung der Baugruppen zueinander in radialer Richtung, die axiale Lagerung beschränkt die Relativbewegung in axialer Richtung des Endoskops. Um die optische Qualität nicht negativ zu beeinflussen, ist es ferner vorteilhaft, wenn die axiale Lagerung spielfrei aufgebaut ist, um den optischen Weg nicht durch eine axiale Verschiebung der optischen Baugruppen zueinander zu verändern.
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Im Stand der Technik wird die axiale Spielfreiheit durch das Vorspannen der Lagerung mit einer Feder, beispielsweise einer Spiralfeder, die sich im Griffbereich des Endoskops befindet, erzeugt.
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Bei dem Videoendoskop gemäß
EP 1 787 570 B1 befindet sich eine radial wirkende Lagerung im Griff. Zwischen den beiden distalen optischen Baugruppen befindet sich sowohl eine radiale als auch eine axiale Lagerung. Über zwei Rohre, an denen jeweils eine optische Baugruppe angebunden ist, wird sowohl das Drehmoment als auch die axiale Kraft übertragen. Hierbei wird die distal angeordnete axiale Lagerung mittels der im Griffbereich platzierten Feder axial spielfrei gehalten.
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Durch die bei Endoskopen des Standes der Technik im Griff platzierte Feder zum Vorspannen der axialen Lagerung müssen neben dem Drehmoment auch axiale Kräfte übertragen werden. Hierdurch wird der Aufbau relativ kompliziert und aufwendig.
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Darüber hinaus sind Videoendoskope mit einer seitlichen Blickrichtung, d.h. einer Blickrichtung ungleich 0° bekannt, bei denen ein distales Ablenkungsprisma einer ersten optischen Gruppe durch ein äußeres Rohr aufgenommen wird und die Bildsensoreinheit der zweiten optischen Gruppe, insbesondere CCD-Bildsensoreinheit, in einem inneren Rohr angeordnet ist. Die beiden Rohre für die optischen Baugruppen sind hierbei im proximalen Griffbereich durch eine Feder gespannt, wobei im distalen Bereich des Endoskopschafts zwischen dem Außenrohr und dem Innenrohr eine radiale Lagerung vorgesehen ist. Der Einbau der Feder ist sehr aufwendig. Darüber hinaus ist die Lagerung des Innenrohrs und des Außenrohrs sehr steif, da zwischen den Rohren der Abstand sehr gering ist. Da ferner die für das Innenrohr und das Außenrohr vorgesehenen optischen Baugruppen einen geringen radialen Abstand voneinander aufweisen, kann es vorkommen, dass dies zu einer Verklemmung im Endoskopschaft im distalen Bereich führt.
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Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, ein Endoskop, vorzugsweise mit einer seitlichen Blickrichtung, zur Verfügung zu stellen, bei dem im distalen Bereich des Endoskopschafts eine radiale und axiale Lagerung einer optischen Baugruppe auf einfache Weise ermöglicht ist.
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Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Endoskop, vorzugsweise Endoskop mit seitlicher Blickrichtung, umfassend einen Endoskopschaft mit einem äußeren Rohr und einem vom äußeren Rohr umgebenen inneren Rohr, wobei das äußere Rohr eingerichtet ist, um im distalen Bereich des Endoskopschafts eine erste optische Baugruppe aufzunehmen und/oder zu bedienen, wobei zwischen der ersten optischen Baugruppe und einer im distalen Bereich vorgesehenen zweiten optischen Baugruppe ein erstes, vorzugsweise distales, Axiallager angeordnet ist, so dass die erste optische Baugruppe und die zweite optische Baugruppe relativ zueinander drehbar gelagert und/oder rotierbar sind, wobei ein zweites distales Axiallager vorgesehen ist, so dass die zweite optische Baugruppe zwischen dem ersten Axiallager und dem zweiten Axiallager angeordnet ist, wobei das zweite Axiallager mittels einer am zweiten Axiallager angreifenden Spanneinrichtung mit einer in distaler Richtung wirkenden Kraft beaufschlagt wird oder ist, und wobei die zweite optische Baugruppe und das innere Rohr miteinander wirkverbunden sind, so dass mittels des inneren Rohrs die zweite optische Baugruppe drehbar ist oder gedreht wird.
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Die Erfindung beruht auf dem Gedanken, dass mittels einer Spanneinrichtung auf die zweite optische Baugruppe über das zweite Axiallager, das mit einer Kraft durch die Spanneinrichtung beaufschlagt ist, eine Kraft in Richtung des distalen Endes auf die zweite Baugruppe ausgeübt wird, wodurch die Kraft auch auf das erste distale Lager zwischen der ersten optischen Baugruppe und der zweiten optischen Baugruppe übertragen wird und dadurch das erste distale Axiallager axial spielfrei vorgespannt ist. Hierdurch wird Kraft auf das erste distale Axiallager ausgeübt, wobei hierbei über das innere Rohr und das äußere Rohr keine Kraft ausgeübt wird. Dadurch wird ein kraftbeaufschlagtes Axiallager bereitgestellt, das zudem den Vorteil hat, dass es in kleine distale Bauräume im distalen Endbereich des Endoskopschafts integriert wird.
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Dadurch, dass das zweite distale Axiallager mit Kraft beaufschlagt wird, wird erreicht, dass mittels des inneren Rohrs die erste optische Baugruppe drehbar ist, wobei durch das drehbare Innenrohr keine axiale Kraft auf die optische Baugruppe ausgeübt wird. Durch die Drehung des inneren Rohrs wird somit durch die Wirkverbindung mit der zweiten optischen Baugruppe ausschließlich die Drehung der zweiten optischen Baugruppe erreicht.
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Im Rahmen der Erfindung wird beispielsweise unter der ersten optischen Baugruppe eine distal angeordnete seitwärtsblickende optische Baugruppe mit Eintrittsfenster, Umlenkelementen, wie z.B. Spiegeln oder Prismen und ggf. Linsen, verstanden. Mittels der zweiten optischen Baugruppe wird das Licht im Inneren des Endoskopschafts zu einem Bildaufnehmer übertragen. Hierbei sind vorzugsweise die optischen Elemente der zweiten optischen Baugruppe üblicherweise in die Längsrichtung des Endoskopschafts blickend angeordnet und können ein Bildsensor und beispielsweise Linsen oder Linsengruppen sein. Vorzugsweise ist hierbei eine Hülse vorgesehen, um die optischen Elemente der zweiten Baugruppe, wie z.B. Objektiv und Bildaufnehmer, im Inneren der Hülse aufzunehmen. Mittels der Spanneinrichtung wird erfindungsgemäß eine Kraft auf die Hülse der zweiten optischen Baugruppe ausgeübt, so dass die Hülse gegen das erste distale Axiallager zwischen der ersten optischen Baugruppe und der zweiten optischen Baugruppe gedrückt wird.
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Vorzugsweise ist das erste distale Axiallager zwischen der ersten optischen Baugruppe und der zweiten optischen Baugruppe auch als Radiallager ausgebildet, wodurch ein auch als „Radiaxlager“ bezeichnetes Lager eine Begrenzung des Spiels sowohl in radialer als auch in axialer Richtung bewirkt.
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Dazu ist in einer Weiterbildung vorgesehen, dass die Spanneinrichtung für das zweite Axiallager am äußeren Rohr abgestützt ist. Hierbei ist beispielsweise zur Abstützung der Spanneinrichtung eine Verbindungeinrichtung oder ein Adapter vorgesehen, so dass die Spanneinrichtung im distalen bis mittleren Bereich unter Verwendung der Verbindungseinrichtungen bzw. Adapter mit dem Außenrohr verbunden wird und dadurch abgestützt ist.
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Des Weiteren zeichnet sich eine Weiterbildung des Endoskops dadurch aus, dass die Spanneinrichtung wenigstens eine Feder, insbesondere Schubfeder, umfasst, wobei insbesondere die Feder als Schraubenfeder ausgebildet ist. Hierdurch wird ein einfacher Aufbau erreicht. Darüber hinaus kann die Spanneinrichtung dadurch realisiert werden, dass ein Rohrabschnitt eine in den Rohrabschnitt geschnittene Federgeometrie aufweist, so dass bei Verwendung dieses Rohrabschnitts mit der Federgeometrie dieser Abschnitt in den Endoskopschaft eingeführt wird und gegenüber dem äußeren Rohr abgestützt wird.
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In einer Ausführungsform des Endoskops ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass die Spanneinrichtung mittels einer Magnetanordnung ausgebildet ist, wobei insbesondere die Magnetanordnung einen ersten Magneten, der am äußeren Rohr abgestützt ist, und einen zweiten am zweiten Axiallager vorgesehenen Magneten aufweist, wobei insbesondere der erste Magnet und der zweite Magnet der Magnetanordnung gegenpolig zueinander angeordnet sind. Hierbei ist ein Magnet beispielsweise am äußeren Rohr angeordnet und der zweite Magnet beispielsweise an der Hülse für die zweite optische Baugruppe. Dadurch, dass die gleichen Pole der Magnete der Magnetanordnung einander gegenüber angeordnet sind und sich dadurch abstoßen, wird ebenfalls eine Spanneinrichtung für das zweite axiale Lager ausgebildet.
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Außerdem ist es bei einem Endoskop in einer Ausführungsform vorteilhaft, dass das innere Rohr distalseitig wenigstens einen an der zweiten optischen Baugruppe angreifenden, insbesondere fingerartigen, Mitnehmer aufweist. Hierdurch wird erreicht, dass bei Drehung des inneren Rohrs mittels eines oder mehrerer Mitnehmer die zweite optische Baugruppe entsprechend gedreht wird. Dabei greifen der oder die Mitnehmer an der zweiten optischen Baugruppe, wie z.B. der Hülse für die optische Baugruppe, beispielsweise an der Außenseite der Hülse an.
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Darüber hinaus ist es in einer Ausführungsform vorgesehen, dass ein Gegenlager für die Spanneinrichtung, vorzugsweise am Innenrohr, vorgesehen ist. Dadurch ist es möglich, dass ein oder mehrere Mitnehmer an der drehbaren zweiten optischen Baugruppe angreifen können. Durch das Gegenlager wird eine Abstützvorrichtung für die Spanneinrichtung ausgebildet bzw. bereitgestellt. Im Rahmen der Erfindung ist es ebenfalls möglich, dass mehrere Mitnehmer für die zweite optische Baugruppe und ein Gegenlager für die Spanneinrichtung ausgebildet sind.
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Dazu ist in einer bevorzugten Ausführungsform weiterhin vorgesehen, dass zwischen dem ersten distalen Axiallager und dem zweiten distalen Axiallager ein Translationsübertragungslager vorgesehen ist, so dass bei Drehung des inneren Rohrs ein optisches distales Bauteil mittels des Translationsübertragungslagers bewegbar ist oder bewegt wird. Dadurch, dass das Translationsübertragungslager vorgesehen ist, ist es im Rahmen der Erfindung ebenfalls möglich, ein Endoskop mit verstellbarer oder variabler Blickrichtung bereitzustellen. Derartige Endoskope werden auch als V-DOV-Endoskope bezeichnet (variable direction of view).
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Dadurch, dass mittels des inneren Rohrs keine axiale Kraft für die Lagerung der zweiten optischen Baugruppe übertragen wird, wird ermöglicht, dass das innere Rohr als Bedienelement für eine Richtungsverstellung eines optischen Elements eingesetzt wird. Dadurch wird beispielsweise ein zusätzliches Rohr als Bedienelement für das optische Element entbehrlich.
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Darüber hinaus zeichnet sich eine Weiterbildung des Endoskops dadurch aus, dass auf der proximalen Seite zwischen dem inneren Rohr und dem äußeren Rohr ein Lager, insbesondere ein Loslager, vorgesehen ist, wodurch eine relative Drehbewegung zwischen dem inneren Rohr und dem äußeren Rohr ermöglicht wird.
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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.
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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:
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1 eine schematische Darstellung eines Endoskops nach dem Stand der Technik,
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2 schematisch im Querschnitt eine Darstellung eines erfindungsgemäßen Endoskops und
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3 schematisch im Querschnitt eine weitere Ausführungsform eines Axiallagers im distalen Bereich eines Endoskops.
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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.
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In 1 ist ein aus dem Stand der Technik bekanntes Endoskop 1 schematisch dargestellt. Das Endoskop 1 verfügt am rechts dargestellten proximalen Ende über einen Griff 3, der in einen Schaft 2 mündet. Auf der linken Seite in 1 ist das distale Ende des Schafts 2 dargestellt.
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Der Griff 3 verfügt über einen Drehring 4, mittels dessen über Stabmagneten 5, die mit einem inneren Rohr 7 verbunden sind, das innere Rohr 7 gegenüber einem äußeren Rohr 6 verdreht werden kann, um die Blickrichtung des Endoskops 1 zu ändern. Im Griff 3 ist das innere Rohr 7 außerdem mittels eines Radiallagers 8 gelagert. Außerdem umfasst der Griff 3 eine Vorspannvorrichtung aus einer Druckfeder 9, die gegenüber einem Anschlag 10 für die Druckfeder 9 vorgespannt ist. Die Druckfeder 9 sorgt dafür, dass das innere Rohr 7 in axialer Richtung in Richtung auf das distale Ende 11 des Schafts 2 hin gedrückt wird bzw. vorgespannt wird.
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Am distalen Ende 11 weist der Schaft 2 ein Fenster 12 auf, das seitwärts blickt. Hinter dem Fenster 12 befindet sich eine optische Baugruppe 13 mit Linsen und Prismen, mit denen das durch das Fenster 12 eintretende Licht in eine Richtung parallel zur Längsachse des Schafts 2 gelenkt wird. Die optische Baugruppe 13 wird durch eine Halterung 14, die mit dem äußeren Rohr 6 verbunden ist, gehalten. Das Fenster 12 ist ebenfalls Teil der optischen Baugruppe 13.
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Proximal schließt sich an die erste optische Baugruppe 13 eine zweite optische Baugruppe 16 an, die in diesem Fall in einer Bildsensoreinheit 19 endet. Die zweite optische Baugruppe 16 ist in einer Halterung 17 gehaltert, die mit dem inneren Rohr 7 so verbunden ist, dass sie Drehungen oder Verschiebungen des inneren Rohrs 7 mitvollzieht. Das innere Rohr 7 ist im Bereich des distalen Endes 11 des Schafts 2 mittels einer Radiallagerung 18 radial gegenüber dem äußeren Rohr 6 gelagert.
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Die distale Frontfläche der Halterung 17 der zweiten optischen Baugruppe 16 und die proximale Frontfläche der Halterung 14 der ersten optischen Baugruppe 13 sind einander gegenüberliegend angeordnet und bilden ein Axiallager 15. Durch die Vorspannung des inneren Rohres 7 in axialer Richtung durch die Druckfeder 9 im Griff 3 wird das Axiallager 15 geschlossen, d.h. die distalseitige Frontfläche der Halterung 17 wird gegen die proximalseitige Frontfläche der Halterung 14 gedrückt. Dadurch ist die axiale Position der zweiten optischen Baugruppe 16 gegenüber der ersten optischen Baugruppe 13 fest definiert und eine optimale optische Qualität wird erreicht.
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Da die axial wirkende Vorspannkraft über das längserstreckte innere Rohr 7 vermittelt wird, führt jedes Verkanten, Verdrehen oder sich Verlagern des inneren Rohres 7 im äußeren Rohr 6 dazu, dass die axial wirkende Vorspannkraft nicht optimal zum Axiallager 15 übertragen wird. Dies kann zu einer Beeinträchtigung der optischen Qualität führen.
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2 zeigt im Ausschnitt schematisch im Querschnitt ein erfindungsgemäßes Endoskop 1, bei dem ein gegenüber dem äußeren Rohr 6 abgestütztes Federelement 24 im distalen Bereich des Endoskopschafts 2 eine Kraft auf ein Axiallager 23 für die optische zweite Baugruppe 16 ausübt. Die zweite optische Baugruppe 26 ist hierbei in einer Hülse 26 angeordnet oder aufgenommen, so dass durch Beaufschlagung einer in distaler Richtung wirkenden Kraft durch das Federelement 24 auf das Axiallager 23 die Hülse 26 zusammen mit der optischen Baugruppe 16 gegen das (erste) distale Axiallager 15 gedrückt wird. Hierdurch wird über die Hülse 26 Kraft auf das Axiallager 15 zwischen der ersten optischen Baugruppe 13 und der zweiten optischen Baugruppe 13 übertragen, wodurch das erste distale Axiallager 15 axial spielfrei vorgespannt ist.
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Dadurch, dass das Federelement 24 am äußeren Rohr 6 als Gegenlager befestigt ist, wird mittels des Federelements 24 in axialer Richtung auf das Axiallager 23 und auf die Hülse 26 gedrückt.
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Das äußere Rohr 6 ist proximal mit einem Handgriff fixiert und überträgt ein Drehmoment als auch eine axiale Position auf die erste optische Baugruppe 13.
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Das innere Rohr 7 ist über distale Mitnehmer 21 mit der Hülse 26 für die zweite optische Baugruppe 16 verbunden, wobei mittels des inneren Rohrs 7 keine axial wirkende Kraft auf die Hülse 26 bzw. auf die optische Baugruppe 16 ausgeübt wird. Durch die Drehung des inneren Rohrs 7 wird mittels der Mitnehmer 21 die Hülse 26 und damit die zweite optische Baugruppe 16 gedreht.
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An der proximalen Seite des Endoskops 1 ist ferner ein Loslager 25 zwischen dem äußeren Rohr 6 und dem inneren Rohr 7 vorgesehen, um eine relative Bewegung zwischen dem äußerem Rohr 6 und dem inneren Rohr 7 zu ermöglichen.
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3 zeigt im Ausschnitt schematisch einen Querschnitt durch den distalen Endbereich eines Endoskops 1, wobei dieses Endoskop beispielsweise als Endoskop mit variabler Blickrichtung (V-DOV-Endoskop (variable direction of view)) ausgebildet ist. Hierbei wird mittels des Federelements 24 in distaler Richtung Kraft auf das axiale Lager 23 ausgeübt. Darüber hinaus ist zwischen dem Axiallager 23 und dem distalsartigen Axiallager 15 zwischen der ersten optischen Baugruppe 13 und der zweiten optischen Baugruppe 16 (vgl. 1) ein Translationsübertragungslager 27 angeordnet, so dass bei Drehung des inneren Rohrs 7 mittels des Translationsübertragungslagers 27 ein optisches, vorzugsweise am distalen Ende vorgesehenes, Element, das mit dem Translationsübertragungslager 27 wirkverbunden ist, bewegt wird oder bewegt ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Endoskop
- 2
- Schaft
- 3
- Griff
- 4
- Drehring
- 5
- Stabmagnet
- 6
- äußeres Rohr
- 7
- inneres Rohr
- 8
- Radiallager
- 9
- Druckfeder
- 10
- Anschlag für Druckfeder
- 11
- distales Ende
- 12
- Fenster
- 13
- optische Baugruppe mit Linsen und Prismen
- 14
- Halterung der optischen Baugruppe
- 15
- Axiallager
- 16
- optische Baugruppe
- 17
- Halterung der optischen Baugruppe
- 18
- Radiallager
- 19
- Bildsensoreinheit
- 21
- Mitnehmer
- 23
- axiales Lager
- 24
- Federelement
- 25
- Loslager
- 26
- Hülse
- 27
- Translationsübertragungslager
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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