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Die Erfindung betrifft ein medizinisches Instrument oder Gerät mit einem Gehäuse und mit mindestens einem darin angeordneten elektrischen oder elektronischen Schalter, der von außerhalb des Gehäuses mechanisch betätigbar ist.
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Medizinische Geräte, insbesondere jedoch medizinische Instrumente, wie beispielsweise Endoskope und dergleichen sind den hygienischen Anforderungen entsprechend regelmäßig zu reinigen und zu desinfizieren. Dabei reicht häufig eine Oberflächendesinfektion, wie sie durch Aufsprühen einer chemischen Substanz erfolgt, nicht aus. Endoskopische Instrumente beispielsweise, die bei Operationen im Körper eingesetzt werden, sind nach Gebrauch zu reinigen und zu autoklavieren. Dies erfordert nicht nur einen hermetischen Abschluss der Instrumente bzw. des Instrumenteninneren, sondern darüber hinaus auch eine geeignete Materialwahl, da insbesondere Kunststoffe bei solchen Vorgängen vergleichsweise schnell altern und brüchig werden.
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Dies stellt insbesondere ein Problem dar, wenn die Instrumente oder Geräte elektrische oder elektronische Bauteile beinhalten, deren Steuerung von außen manuell ausgelöst wird, typischerweise durch eine Schalter. Derartige Schalter finden sich in einer Vielzahl von Produkten der Medizintechnik, zum Beispiel in Kameraköpfen, Videoendoskopen, Motorhandgriffen und dergleichen.
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Zur Auslösung von elektrischen Schaltvorgängen an Endoskopen und endoskopischen Systemen werden derzeit entweder nicht dauerhaft hermetisch dichte Schalterbaugruppen in Kombination mit Glasdurchführungen für die Durchführung des elektrischen Signals durch die Gehäusewand oder Komponenten mit integriertem Permanentmagneten verwendet, welche beweglich außerhalb eines hermetisch dichten Gehäuses gelagert sind. Dabei baut sich ein Magnetfeld auf, dessen Feldlinien auch durch das hermetisch dichte Gehäuse führen, in welchem die Elektronik bzw. Sensoren untergebracht sind. Bei einer Betätigung des Schalters und einer damit verbundenen Bewegung des Permanentmagneten verändert sich die Intensität und/oder Richtung des Feldes. Dies wird innerhalb des Gehäuses, zum Beispiel durch Hallsensoren, detektiert und zur Auslösung eines Schaltvorganges genutzt. Der Aufbau eines solchen Schalters ist vergleichsweise aufwendig und teuer, darüber hinaus gestaltet sich die Kalibrierung des Schalters häufig schwierig, da das Magnetfeld und der Verlauf der Feldlinien von der Permeabilität der gesamten umliegenden Komponenten, der verwendeten Materialien, Toleranzen und Herstellungsparameter abhängig sind.
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Vor diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein medizinisches Instrument oder Gerät, welches ein Gehäuse aufweist und mindestens einen darin angeordneten elektrischen oder elektronischen Schalter hat, der von außerhalb des Gehäuses mechanisch betätigbar ist, so auszubilden, dass der Aufbau einfacher und kostengünstiger gestaltet werden kann.
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Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch ein medizinisches Instrument oder Gerät mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung und der Zeichnung angegeben.
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Das erfindungsgemäße medizinische Instrument oder Gerät, welches ein Gehäuse aufweist und mindestens einen darin angeordneten elektrischen oder elektronischen Schalter hat, der von außerhalb des Gehäuses mechanisch betätigbar ist, ist gemäß der Erfindung so ausgebildet, dass der Schalter zur Betätigung eine Membran aufweist, die Teil der Gehäusewand des medizinischen Instrumentes oder Geräts bildet oder die Teil eines Wandabschnitts ist, der hermetisch und vorzugsweise stoffschlüssig in die Gehäusewand des medizinischen Instrumentes oder Gerätes eingegliedert ist.
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Gehäuse und Membran können beispielsweise aus Kunststoff bestehen, besonders vorteilhaft ist es allerdings, wenn diese aus Metall bestehen. Vorteilhaft weist das medizinische Instrument daher ein Metallgehäuse auf, wobei dann die Membran als metallische Membran ausgebildet und durch Schweißen oder Löten stoffschlüssig in die Gehäusewand des medizinischen Instrumentes oder Gerätes eingegliedert ist. Dabei kann die Membran auch Teil eines metallischen Wandabschnittes sein, der durch Schweißen oder Löten stoffschlüssig in das Gehäuse eingegliedert ist.
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Grundgedanke der erfindungsgemäßen Lösung ist es, einen Teil der Gehäusewand als Membran auszubilden, so dass eine mechanische Betätigung des Schalters von außen möglich ist, ohne dass die Gehäuseoberfläche unterbrochen oder mit einer Dichtfuge ausgestattet ist. Dabei ist die Membran so ausgelegt, dass sie der zu erwartenden Schaltzyklenzahl standhält. Grundsätzlich kann die Membran durch entsprechendes Ausdünnen der Gehäusewand gebildet werden. Fertigungstechnisch und funktionstechnisch günstiger hingegen wird es in der Regel sein, die Membran in einem metallischen Wandabschnitt vorzusehen, der durch Schweißen oder Löten stoffschlüssig und hermetisch in die metallische Gehäusewand eingegliedert wird. Diese Ausbildung hat den Vorteil, dass gehäuseseitig nur eine Ausnehmung für den metallischen Wandabschnitt mit der Membran vorzusehen ist und lediglich eine Schweiß- oder Lötverbindung herzustellen ist. Das eigentliche Bauteil, nämlich die Membran mit dem umgebenden Wandabschnitt, hingegen kann gesondert hergestellt und damit nicht nur fertigungstechnisch optimiert sondern auch funktionsoptimiert werden, in dem ein für diese Funktion besonders geeigneter Werkstoff Verwendung findet. Es versteht sich, dass eine solche Ausbildung auch auf Kunststoffbasis möglich ist.
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Die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann sowohl für elektrische Schalter, bei denen ein elektrischer Kontakt durch Eindrücken der Membran geschlossen wird, als auch für elektronische Schalter verwendet werden, und zwar sowohl für solche, die durch kurzzeitiges Schließen eines elektrischen Kontaktes, wie dies bei einem Taster der Fall ist, nach dem Prinzip eines Relais mit Selbsthaltung schalten, wie dies zum Beispiel durch Verbinden des Pull-Down-Eingangs eines elektrischen Schalters, z.B. eines Transistor, mit dem Ground-Potential des Gehäuses erfolgen kann. Alternativ kann der Schalter kontaktlos arbeiten, wenn beispielsweise membranseitig ein Permanentmagnet an der Innenseite angeordnet ist, der einen dahinterliegenden Reed-Schalter auslöst. Auch kann ein kapazitiver Schalter vorgesehen sein, der auf Annäherung der Membran reagiert.
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Membran im Sinne der vorliegenden Erfindung ist nicht notwendigerweise eine sich über die gesamte Fläche erstreckende dünne, elastische und bewegbare Wandung, sondern kann auch nur abschnittsweise elastisch verformbar und im Übrigen quasi starr ausgebildet sein, so dass sie sich beim manuellen Betätigen der Membran nur abschnittsweise verformt. Die Membran kann so ausgeführt sein, dsas um einen inneren quasi starren Druckflächenabschnitt ein im Querschnitt wellenförmiger Abschnitt angeordnet ist, welcher funktionell einem Faltenbalg entspricht.
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Gemäß der Erfindung ist vorteilhaft insbesondere der Teil der Membran der bewegt wird und eine Auslenkung vornimmt, aus Federstahl gebildet, zum einen um eine selbsttätige Rückstellung zu ermöglichen, zum anderen um die erforderlichen Lastspiele zu gewährleisten. Vorteilhaft ist der metallische Wandabschnitt, welcher die Membran beinhaltet, aus solchem korrosionsfesten Federstahl, der dann durch Schweißen oder Löten mit dem typischerweise ebenfalls aus Edelstahl bestehenden Instrumenten- oder Gerätegehäuse verbunden ist.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Membran so ausgestaltet, dass die Membran eine eigenstabile Lage aufweist, wenn der Schalter nicht betätigt ist, also bereit zur Betätigung ist. In der Stellung hingegen, in welcher der Schalter betätigt ist, das heißt die Membran durch Krafteinwirkung von außen in Richtung zum Gehäuseinneren gedrückt ist, weist diese vorteilhaft eine metastabile Lage auf, so dass gewährleistet ist, dass die Membran bei entsprechender Krafteinwirkung von außen stets in diese metastabile Lage gebracht wird, in welcher die Schaltfunktion ausgelöst wird, jedoch so ausgebildet ist, dass sie bei nicht Betätigung selbsttätig in die stabile Lage rückstellend ist. Es ist also zum Auslösen der Schaltfunktion lediglich eine Druckkraft auf die Membran aufzubringen, bis diese aus ihrer stabilen Lage in die metastabile Lage gebracht ist, wobei nach Kraftentlastung der Membran selbsttätig in ihre stabile Lage zurückkehrt.
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Nicht nur um letzte Funktion zu realisieren, ist es besonders vorteilhaft, wenn die Membran zumindest abschnittsweise nach außen konvex gewölbt ausgebildet ist. Ein weiterer wesentlicher Vorteil dieser Ausbildung ist, dass der Schalter und zwar insbesondere die für die Betätigung des Schalters mit Fingerkraft zu beaufschlagende Membran ertastbar ist, das heißt vom Anwender ohne Sichtkontakt ertastet werden kann. Eine solche Anordnung ist insbesondere bei Tastern medizinischer Instrumente, wie beispielsweise an Endoskophandgriffen, von Vorteil, die zwar manuell geführt und betätigt werden, jedoch nicht in unmittelbaren Sichtbereich des Anwenders bei deren Handhabung liegen.
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Vorteilhaft hierbei ist es, wenn zumindest ein Abschnitt der Membran gegenüber der übrigen Gehäusewand vorstehend ausgebildet ist, so dass er beim Überstreichen der Gehäusewand mit den Fingern ertastbar ist. Wenn die Membran, was vorteilhaft ist, mit einer Schaltfläche, also einem Druckflächenabschnitt ausgestattet ist, dann ist es zweckmäßig, diese so auszubilden, dass die Schaltfläche gegenüber der Gehäusewand vorsteht, also ein erhabenes Plateau gegenüber der Gehäusewand bildet.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Membran als Schnappscheibe ausgebildet oder unter der Membran innerhalb des Gehäuses eine Schnappscheibe angeordnet. Eine solche Schnappscheibe besteht aus Federstahl, der typischerweise so geprägt ist, dass er einen stabilen und einen metastabilen Zustand aufweist, wobei er durch Krafteinwirkung vom stabilen in den metastabilen Zustand überführt wird und dabei durch das plötzliche Umspringen ein deutlich hörbares Knackgeräusch erzeugt, welches nach Abfallen der Kraft nochmals beim Zurückspringen hörbar wird. Dieses Knackgeräusch ist Anwendungstechnisch besonders vorteilhaft, da es die Betätigung des Schalters bzw. nach Loslassen die nicht Betätigung dem Anwender signalisiert, also eine sehr direkte und technisch einfach zu realisierende Rückwirkung gibt.
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Um sicherzustellen, dass der zur Ausführung der Bewegung zum Auslösen des Schaltvorgangs vorgesehen Teil der Membran durch den umgebenden feststehenden Wandabschnitt, welcher durch Schweißen oder Löten mit den übrigen Gehäuse verbunden ist, nicht mit bewegt wird, da dieser Bereich versprödet und somit besonderes rissanfällig ist, ist gemäß der Erfindung vorgesehen, dass die Membran mit einem Ringabschnitt umgeben ist, der von der Gehäusewand des Instrumenten- oder Gerätegehäuses umgeben ist und durch dieses Gehäuse abgestützt ist, so dass dieser Ringabschnitt wenn überhaupt nur geringe Bewegungen ausführen kann. Damit ist sichergestellt, dass dieser eingegliederte Wandabschnitt im Bereich der Schweißnaht oder Lötstelle ruhig gestellt und somit durch die Bewegung der Membran nicht belastet ist. Besonders vorteilhaft ist es, wenn dieser Ringabschnitt durch Kleben fest mit dem abstützenden Teil der Gehäusewand verbunden ist, da dann dieser Ringabschnitt nicht nur abgestützt sondern auch in Gegenrichtung durch die Klebverbindung befestigt und somit gegen Bewegung gesichert ist.
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Vorteilhaft kann gemäß einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen sein, zwei Schalter mit bistabilen Membranen nebeneinander anzuordnen und innerhalb des Gehäuses miteinander zu koppeln. Dabei können die Membranen an derselben Gehäusewand nebeneinander oder an gegenüberliegend abgewandten Gehäusewänden nebeneinander angeordnet sein, so dass beispielsweise eine Membran auf der linken Griffseite und die andere auf der rechten Griffseite eines Endoskops angeordnet ist. Die Membranen sind dabei bistabil, das heißt sowohl in der betätigten als auch in dem nicht betätigten Zustand stabil, durch die Kopplung schalten sie sich gegenseitig um, das heißt, wenn die eine Membran eingedrückt ist, wird die andere Membran herausgedrückt und umgekehrt. Dies kann, wenn die Schalter an einer Gehäuseseite nebeneinander angeordnet sind, zum Beispiel durch eine Schaltwippe innerhalb des Gehäuses erfolgen oder wenn die Schalter an gegenüberliegend abgewandten Seiten nebeneinander angeordnet sind, durch ein Koppelglied, zum Beispiel einen Stab. Alternativ können die Membranen hydraulisch oder pneumatisch durch eine entsprechende Kanalverbindung innerhalb des Gehäuses miteinander gekoppelt sein.
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Fertigungstechnisch besonders günstig ist es, wenn der Schalter als Baueinheit modulartig ausgebildet ist, die zum einen die Membran umfasst, jedoch darüber hinaus ein Schaltergehäuse, welches die Membran aufnimmt und welches den in die Gehäusewand eingegliederten metallischen Wandabschnitt bildet. Diese Baueinheit umfasst zweckmäßigerweise auch zumindest den eigentlichen elektrischen Schalter, das heißt die Kontakte, welche durch Drücken auf die Membran geschlossen bzw. durch Rückfedern wieder geöffnet werden. Das Gehäuse kann jedoch auch den vollständigen Schalter umfassen, je nach Ausgestaltung. Dabei sollte das Schaltergehäuse mit der Membran vollständig aus Metall bestehen und hermetisch geschlossen sein, was jedoch zumindest zum Gehäuseinneren hin grundsätzlich nicht zwingend erforderlich ist.
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Eine solche Baueinheit kann fabrikmäßig vorkonfektioniert werden, so dass sie in unterschiedliche medizinische Instrumente und Geräte bei Bedarf eingegliedert werden kann, wobei innerhalb des Gehäuses lediglich die elektrischen Verbindungen mit der Baueinheit herzustellen sind und im Übrigen die Baueinheit durch Schweißen oder Löten in eine entsprechende Ausnehmung der Gehäusewand einzugliedern ist.
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Die Erfindung ist nachfolgend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigen:
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1 in stark vereinfachter perspektivischer Darstellung den Handgriff eines endoskopischen Instrumentes mit zwei Schaltern gemäß der Erfindung,
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2 eine Draufsicht auf eine Membran,
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3–5 Querschnittsdarstellungen des wellenförmigen Abschnittes der Membran gemäß der Schnittlinie II-II in 2 in unterschiedlichen Ausführungsformen,
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6 in schematischer Querschnittsdarstellung einen Schalter in unbetätigtem Zustand,
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7 den Schalter gemäß 6 im betätigten Zustand,
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8 in perspektivischer Darstellung eine Ansicht auf die Membran eines Schalters mit umgebendem metallischen Wandabschnitt als Baueinheit,
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9 eine Seitenansicht der Baueinheit gemäß 8,
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10 einen Schnitt durch die Baueinheit gemäß 8 in einer ersten Ausführungsform mit integriertem elektrischen Kontakt,
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11 einen Schnitt einer zweiten Ausführungsform entsprechend der Darstellung nach 10 ohne weitere integrierte Bauteile,
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12 einen Schnitt der Gehäusewand mit hermetisch dicht angebautem Schalter einer alternativen Ausführungsform,
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13 einen Schnitt durch eine Schalterbaueinheit mit Darstellung der Unterstützung der Schaltmembran im Randbereich zur Entastung der Schweißnaht,
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14 die Einzelheit XIV in 13 in vergrößerter Darstellung,
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15 eine Explosionsdarstellung einer Ausführungsform eines Schalters,
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16 eine weitere Ausführungsform einer Baueinheit in Darstellung entsprechend 13 mit Bohrung zum Einbringen von Klebstoff nach dem Einschweißen der Membran,
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17 die Einzelheit XVII in 16 in vergrößerter Darstellung,
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18 eine Explosionsdarstellung entsprechend 15,
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19 eine alternative Ausführungsform eines Schalters in perspektivischer Ansicht auf einen Wandabschnitt von außen,
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20 eine Ansicht auf den Schalter gemäß 19 von der Gehäuseinnenseite,
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21 einen Längsschnitt durch den Schalter gemäß 19 und
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22 eine weitere Ausführung des Schalters in Längsschnittdarstellung.
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Der in 1 dargestellte Handgriff 10 eines hier nicht im Einzelnen dargestellten endoskopischen Instrumentes weist in an sich bekannter Weise einen an den Handgriff 10 distalwärts anschließenden Schaft 12 auf, der zum Beispiel einen Arbeitskanal und/oder einen Saugspülkanal aufweist sowie eine proximalwärts anschließende Versorgungsleitung 14, über welche die elektrischen und optischen Verbindungen aus dem Handgriff 10 herausgeführt sind. Der Aufbau des endoskopischen Instrumentes ist hier nicht im Einzelnen beschrieben, da es für die vorliegende Erfindung einzig und allein auf die Ausbildung von im Handgriff angeordneten elektrischen Schaltern 1 und 2 ankommt, die nebeneinander an einer Seite des den Handgriff nach außen begrenzenden Gehäuses 15 angeordnet sind. Das Gehäuse 15 ist aus Edelstahl gebildet und hermetisch gekapselt, so dass es autoklavierbar ist.
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Die elektrischen Schalter 1 und 2 an der linken Außenseite des Handgriffs 10 sind jeweils nach Art eines Tasters ausgebildet, ihre Außenfläche geht in die Wandung des Gehäuses 15 über, so dass die Außenseiten der Schalter 1 und 2 Teil der Außenseite des Gehäuses 15 bilden.
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Ein solche Schalter 1 wird nach außen durch eine Membran 16 begrenzt, die aus nicht korrodierenden Federstahl besteht und die einen zentralen Druckflächenabschnitt 17 aufweist, der über einen im Querschnitt wellenförmigen Abschnitt 18 in einen ringförmigen Wandabschnitt 19 übergeht, der bündig in das Gehäuse 15 eingegliedert und durch Schweißen mit der Gehäusewandung fest und dicht verbunden ist.
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In den anhand der 3–5 dargestellten Ausführungsformen der Membran 16 weist diese über den gesamten Bereich eine gleichbleibende Dicke auf. Dies ist fertigungstechnisch besonders günstig. Es können jedoch der Druckflächenabschnitt 17 und der umgebende Wandabschnitt 19 eine größere Dicke als der wellenförmige Abschnitt 18 aufweisen. Dabei kann in einer Ausführungsform sich der Druckflächenabschnitt 17 zwar in Richtung des Inneren des Gehäuses 15 bewegen, jedoch als Ganzes, die Bewegung selbst wird durch den wellenförmigen Abschnitt 18 bewirkt, der nach Art eines Faltenbalgs beim Eindrücken der Fläche 17 elastisch verformt und beim Loslassen durch Federkraft des Abschnitts 18 zurückfedert.
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Wie nur beispielhaft zu verstehenden Ausführungsvarianten des wellenförmigen Abschnitts 18, 18‘ und 18'' verdeutlichen, kann die Welle im Wesentlichen in der Ebene der Membran 16 liegen, wie in 3 dargestellt, oder aber senkrecht dazu, wie in 4 dargestellt. Bei der Ausführung gemäß 5 liegt die Welle ebenfalls in der Ebene der Membran, jedoch ist die Welle nicht wie in 3 sinusförmig sondern durch Schrägflächen gebildet. Die dargestellten Ausführungsformen zeigen nur Beispiele möglicher wellenförmiger Abschnitte 18, deren Aufgabe es ist, bei Bewegung des Druckflächenabschnitts 17 den erforderlichen Materialausgleich zur Verfügung zu stellen, und zwar derart, dass lediglich elastische Verformungen erfolgen, die aufgrund der Federkraft des Materials eine Rückstellung bewirken, sobald die Druckkraft auf den Druckflächenabschnitt 17 unterbrochen wird.
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In den 6 und 7 ist dargestellt, wie ein solcher membrangesteuerter Schalter aufgebaut sein kann. Die dort dargestellte Membran 20 ist nach außen hin konvex gekrümmt und weist eine mittige Senke 21 auf, welche nach innen hin einen Schaltkontakt 22 bildet. Die aus Federstahl bestehende Membran 20 ist durch Schweißen in einen Wandabschnitt 23 hermetisch eingegliedert, der Teil des Gehäuses 15 bildet.
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In der in 6 vorgespannten konkaven Stellung der Membran 20 ist diese lagestabil. Durch Druck auf die Membran 20 im Bereich der Senke 21 wird diese zum Gehäuseinneren hin bewegt, bis sie die in 7 dargestellte Stellung erreicht, in welcher der innenseitig durch die Membran 20 gebildete Schaltkontakt 22 an einem dahinter innerhalb einer Halterung 24 angeordneten Kontakt 25 anliegt und diesen elektrisch mit dem Schaltkontakt 22 verbindet. Da dann die Membran 20, die aus Metall besteht, mit dem ebenfalls aus Metall bestehenden Gehäuse 15 verbunden ist, wird durch Betätigung des Schalters entsprechend 7 der Kontakt 25 mit Ground (GND) verbunden, was beispielsweise dazu genutzt werden kann, über einen entsprechenden Schalttransistor einen elektronischen Schaltvorgang auszulösen. Die Halterung 24 ist aus elektrisch isolierendem Material gebildet. Die zugehörige Schaltungsanordnung kann grundsätzlich an beliebiger Stelle innerhalb des Gehäuses 15 vorgesehen sein, bevorzugt ist sie jedoch im Bereich des Schalters oder eines dort vorgesehenen Schaltergehäuses angeordnet.
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Bei der anhand der 6 und 7 dargestellten Ausführungsform bildet die Membran 20 selbst den Schaltkontakt. Es versteht sich, dass der Schaltkontakt auch unmittelbar dem Kontakt 25 gegenüberliegend angeordnet sein kann und lediglich durch Druck der Membran 20 geschlossen wird. Dann ist typischerweise zwischen der Membran und dem Kontakt eine elektrisch isolierende Schicht, zum Beispiel eine Kunststofffolie, angeordnet.
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Grundsätzlich kann der beispielhaft anhand der 6 und 7 beschriebene Aufbau innerhalb des Instrumenten- oder Gerätegehäuses vorgesehen sein. In der Regel wird es jedoch kostengünstiger sein, einen solchen membrangesteuerten Schalter als Baueinheit modular auszubilden, der dann als Ganzes in eine entsprechende Ausnehmung in der Gehäusewand, vorzugsweise durch Schweißen, hermetisch eingegliedert wird. Solche Baueinheiten/Module 26 sind beispielhaft anhand der 8–12 dargestellt. Die 8 bis 10 zeigen eine solche Baueinheit 26, bei welcher eine Membran 16, wie sie anhand von 2 beschrieben ist, zur einen Seite, welche die spätere Gehäuseaußenseite bildet, angeordnet ist und rückseitig ein geschlossenes Gehäuse 27 aufweist, durch das lediglich die elektrischen Anschlüsse, das heißt mindestens ein elektrischer Anschluss, elektrisch isoliert herausgeführt ist. Eine solche Baueinheit 26 wird in einer entsprechend dafür vorgesehenen Ausnehmung innerhalb beispielsweise des Gehäuses 15 am Handgriff 10 eingefügt und durch eine umlaufende Verschweißung fest und hermetisch mit der Gehäusewand verbunden, so dass sich die aus 1 ersichtliche Schalteranordnung ergibt.
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Wie anhand der Schnittdarstellung gemäß 10 ersichtlich ist, weist die Baueinheit 26 zwei Schaltkontakte 28 auf, die in einer isolierenden Halterung 29 eingegliedert sind und durch eine an der Innenseite der Membran im Bereich des Druckflächenabschnitts 17 angeordnete elektrisch leitende Folie beim Eindrücken derselben geschlossen werden. Diese elektrisch leitende Folie 30 ist mittels einer isolierenden Folie 31 elektrisch von der Membran 17, 18, 19 sowie dem Gehäuse 27 isoliert, so dass der Schalter mit beliebigen Potentialen arbeiten kann. Die Schaltkontakte 28 sind rückseitig des Gehäuses 27 elektrisch isoliert gegenüber dem Gehäuse 27 herausgeführt und dort innerhalb des den Handgriff 10 bildenden Gehäuses 15 in an sich bekannter Weise angeschlossen.
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Anhand von 11 ist dargestellt, dass die Halterung 29 in Form einer Leiterplatte mit den Kontakten 28, wie sie in 10 dargestellt ist, auch entfernt und die mechanische Bewegung der Membran an irgendeiner beliebigen Weise im Inneren des Gehäuses 27 auf weitere dort anzuordnende Komponenten übertragen oder die Bewegung gemessen oder abgetastet werden kann. Dabei können die weiteren Bauteile an der Innenseite der Membran anliegen oder auch befestigt werden oder die Bewegung der Membran berührungslos erfasst werden. So kann die gemäß 11 gebildete Kavität 32 geschlossen sein und durch einen Drucksensor die Bewegung der Membran erfasst werden.
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Anhand von 12 ist dargestellt, wie eine solche Baueinheit 26 in die Wand des Gehäuses 15 integriert ist. Wie die Figur zeigt, ist die Ausnehmung 33 in der Wand des Gehäuses 15 des Handgriffs 10 so gewählt, dass das Gehäuse 27 der Baueinheit 26 dort von außen eingesetzt werden kann, derart, dass der ringförmig umgebende Wandabschnitt 19 die Ausnehmung 33 radial überragt und auf der Wand des Gehäuses 15 aufliegt. Die Verschweißung erfolgt dann umfangsseitig zwischen dem Wandabschnitt 19 und dem Gehäuse 15, die umlaufende Schweißnaht ist in 12 mit 34 gekennzeichnet.
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Anhand der 13 und 14 ist dargestellt, wie eine Membran 16 in eine Wand eingegliedert werden kann, die entweder Teil des den Handgriff 10 bildenden Gehäuses 15 bildet oder aber Teil der Baueinheit 26, also als Schaltermodul in die Wand des Gehäuses 15 durch Schweißen eingegliedert wird. Die Membran 16 wird randseitig des ringförmigen flachen Wandabschnitts 19, also am Außenumfang mittels einer Schweißnaht 34 mit dem Gehäuse 27 verbunden. Dabei liegt der plane Wandabschnitt 19 mit seiner Rückseite, also der am Gehäuse 27 zugewandten Seite, bündig in einer Ausnehmung an der Außenseite des Gehäuses 27, rückseitig abgestützt durch das Gehäuse 27, nämlich an der planen Fläche 35 an. Im Bereich der Membran 16, insbesondere des wellenförmigen Abschnitts 18 und des Druckflächenabschnitts 17 ist die Kavität 32 gebildet, die den erforderlichen Freiraum für die Bewegung der Membran sicherstellt und mindestens einen Schaltkontakt aufnimmt. Dadurch kann die Bewegung der Membran 16 im Randbereich 19 minimiert und so die Dauerfestigkeit der Schweißnaht und damit die Dichtigkeit der Baugruppe erhöht werden.
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Die Baueinheit 26 ist aus drei Bauteilen aufgebaut, nämlich dem eigentlichen Gehäuse 27, der Membran 16 und einer Halterung 29 oder Platine, mit den Schaltkontakten 28. Um eine Belastung der Schweißnaht 34 durch Betätigung des Schalters, das heißt durch Druck auf die Membran 16 bzw. bei Rückstellung der Membran 16 weiter auszuschließen, kann in dem Bereich der Planfläche 35 der Ausnehmung und dem ringförmigen Wandabschnitt 19 der Membran 16 eine Klebeverbindung vorgesehen sein.
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Bei der anhand der 16–18 dargestellten Ausführungsvariante, die vom grundsätzlichen Aufbau mit der anhand der 13–15 vorbeschriebenen Variante übereinstimmt, sind innerhalb der Planfläche 35 des Gehäuses 27 acht im Querschnitt kreisförmige Durchbrechungen 36 auf einer ringförmigen Bahn angeordnet. Diese Durchbrechungen 36 in Form von Bohrungen dienen dazu, nach Einbringung der Schweißnaht 34, also nach dem Verbinden der Membran 16 mit dem Gehäuse 27, Klebstoff 37 einzubringen, der kapillar in etwaige durch thermische Beeinflussung gebildete Spalten einzieht sowie im Übrigen eine Verbindung im Bereich dieser Durchbrechungen 36 zwischen dem Wandabschnitt 19 der Membran 16 und dem Gehäuse 27 herstellt, um so die Schweißnaht 34 von Belastungen, die durch Bewegung der Membran derselben entstehen, frei zu halten.
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Anhand der 19–21 ist eine Ausführungsvariante dargestellt, bei welcher die Membran 16 quasi bündig in die Wandung des Gehäuses 15 eingegliedert ist. Hierbei ist unterhalb der Membran 16 eine Platine 38 angeordnet, deren Kontakt 39 an der Oberseite der Platine angeordnet ist, an deren Unterseite eine Leitung 40 herausgeführt ist, welche zu dem Kontakt 39 führt. Wenn sich die Membran 16 zur Platine 38 und damit zum Kontakt 39 hinbewegt, wird letzterer mit dem Potential des Gehäuses 15 verbunden und somit ein Schaltvorgang ausgelöst. Bei der dargestellten Ausführungsform ist in der Gehäusewand 15 eine Stützwand 41 vorgesehen, welche die Platine 38 zum Gehäuseinneren hin abstützt.
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Anhand von 22 ist eine Ausführungsvariante dargestellt, bei welcher zwischen der Membran 16 und der Platine 38 mit dem darauf befindlichen Kontakt 39 eine Schnappscheibe 42 angeordnet ist, die ebenfalls aus Metall besteht und dafür sorgt, dass bei Druckausübung auf die Membran 16 diese bei Überschreiten einer bestimmten Kraft mit einem deutlichen Klickgeräusch in die Lage springt, in welcher der Kontakt 39 mit dem Potential des Gehäuses 15, 27 verbunden wird, und zwar über die metallische Membran 16 und die darunter befindliche ebenfalls aus Metall bestehende Schnappscheibe 42. Dieses deutlich hörbare Klackgeräusch entsteht auch, wenn die Membran 16 kraftentlastet wird und in die in 22 dargestellte Ausgangsposition zusammen mit der Schnappscheibe 42 zurückkehrt. Die Ausführungsform verdeutlicht, dass die Membran 16 nicht notwendigerweise selbst als Schnappscheibe ausgebildet sein muss, sondern auch als gesondertes Bauteil unter der Membran 16 liegend angeordnet sein kann. Letztere Ausführung hat den Vorteil, dass die Bauteile funktionell besser auf den jeweiligen Zweck abgestimmt werden können.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Schalter
- 2
- Schalter
- 10
- Handgriff eines Endoskops
- 12
- Schaft
- 14
- Versorgungsleitung
- 15
- Gehäuse des Handgriffs
- 16
- Membran
- 17
- Druckflächenabschnitt
- 18
- wellenförmiger Abschnitt
- 19
- ringförmiger flacher Wandabschnitt
- 20
- Membran
- 21
- Senke
- 22
- Schaltkontakt
- 23
- Wandabschnitt
- 24
- Halterung
- 25
- Kontakt
- 26
- Baueinheit, Modul
- 27
- Gehäuse
- 28
- Schaltkontakt
- 29
- Halterung
- 30
- elektrisch leitende Folie
- 31
- elektrisch isolierende Folie
- 32
- Kavität
- 33
- Ausnehmung
- 34
- Schweißnaht
- 35
- Planfläche
- 36
- Durchbrechungen
- 37
- Klebstoff
- 38
- Platine
- 39
- Kontakte
- 40
- Leitung
- 41
- Stützwand
- 42
- Schnappscheibe
