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Die Erfindung betrifft ein Beobachtungsinstrument mit einem distalen Ende und einem proximalen Ende, wobei das proximale Ende des Beobachtungsinstruments durch ein Sichtfenster abgeschlossen ist, welches in einer Sichtfensterfassung befestigt ist.
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Beobachtungsinstrumente werden in allen Bereichen der Technik eingesetzt, in welchen eine Beobachtung eines interessierenden Objekts mit bloßem Auge nicht oder nur eingeschränkt möglich ist. Dazu weisen Beobachtungsinstrumente ein optisches System auf, welches die Beobachtung vereinfacht oder erst ermöglicht. Dabei wird ein dem zu beobachtenden Objekt zugewandte Ende des Beobachtungsinstruments als distales Ende bezeichnet, ein dem Beobachter zugewandtes Ende des Beobachtungsinstruments wird als proximales Ende bezeichnet.
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Je nach Beobachtungsaufgabe gibt es unterschiedliche Arten von Beobachtungsinstrumenten, hierzu gehören beispielsweise Teleskope, Periskope, Mikroskope und Endoskope.
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Um Beschädigungen, Verschmutzungen oder sonstige Degradationen des optischen Systems zu verhindern, sind Beobachtungsinstrumente oftmals zumindest am proximalen Ende, welches durch einen Benutzer gehandhabt und beispielsweise dicht an das Auge geführt wird, durch ein Sichtfenster abgeschlossen, welches das Eindringen von Schmutz und Feuchtigkeit verhindern soll. Das Sichtfenster ist dabei meist in einer Sichtfensterfassung befestigt. Ein weiteres Fenster kann am distalen Ende des Beobachtungsinstruments vorgesehen sein. Sowohl das Sichtfenster als auch ein am distalen Ende des Beobachtungsinstruments vorgesehenes Fenster können optisch aktive, beispielsweise gekrümmte, Oberflächen aufweisen.
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Die Befestigung des Sichtfensters in der Sichtfensterfassung ist aufwendig, hier kommen oft Schraubverbindungen in Kombination mit Klebungen zum Einsatz. Um eine vollständige Abdichtung zu erreichen, werden zum Teil zusätzliche Dichtelemente wie O-Ringe eingesetzt.
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Aus der
EP0666054A1 ist ein Endoskop bekannt, bei welchem ein die Optik abschließendes Fenster durch Löten oder Schweißen mit einer Fensterfassung verbunden ist. Dies ist jedoch ebenfalls aufwendig und führt zu einer erhöhten thermischen Belastung der Bauteile, was unerwünscht ist.
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Es besteht daher die Aufgabe der Erfindung darin, ein Beobachtungsinstrument bereitzustellen, welches hinsichtlich der oben beschriebenen Problematik verbessert ist.
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Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst durch ein Beobachtungsinstrument mit einem distalen Ende und einem proximalen Ende, wobei das proximale Ende des Beobachtungsinstruments durch ein Sichtfenster abgeschlossen ist, welches in einer Sichtfensterfassung befestigt ist, welches dadurch weitergebildet ist, dass das Sichtfenster und die Sichtfensterfassung zumindest teilweise mit einem Fixierkörper aus spritzgussfähigen Material umspritzt sind, welcher das Sichtfenster dichtend in der Sichtfensterfassung fixiert.
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Durch die entsprechende Weiterbildung entfallen die zur Herstellung einer Schraub- und/oder Klebeverbindung erforderlichen manuellen Arbeitsschritte sowie ggf. zur Aushärtung der Klebeverbindung erforderliche Wartezeiten. Gleichzeitig ist eine hochwirksame Befestigung und Abdichtung des Sichtfensters gewährleistet.
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In einer Weiterbildung eines Beobachtungsinstruments gemäß der Erfindung ist am proximalen Ende des Beobachtungsinstruments ein Befestigungselement für ein zusätzliches Instrument angeordnet, und das Befestigungselement ist zumindest teilweise einstückig mit dem Fixierkörper ausgeführt.
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Moderne Beobachtungsinstrumente werden häufig zusammen mit weiteren Instrumenten wie Videokameras, optischen Filtern oder ähnlichem verwendet, und weisen zur Aufnahme dieser zusätzlichen Instrumente ein Befestigungselement am proximalen Ende auf. Durch die beschriebene Weiterbildung ist die Herstellung und/oder Montage eines solchen Befestigungselements deutlich vereinfacht.
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Gemäß einer speziellen Ausführung der Erfindung ist das Bobachtungsinstrument ein Endoskop, mit einem ein distales Ende und ein proximales Ende aufweisenden Schaft, einem am distalen Ende des Schaftes angeordneten Objektiv, einem am proximalen Ende des Schaftes angeordneten Hauptkörper, und einem am und/oder im Hauptkörper angeordneten Okular, wobei das Sichtfenster ein Okularfenster ist, und wobei die Sichtfensterfassung eine Okularfensterfassung ist.
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Endoskope werden in der Medizin und in der Technik vielfach eingesetzt, um schwer zugängliche Körperhöhlen eines Patienten oder Bereiche einer Maschine zu inspizieren und/oder Eingriffe in den entsprechenden Körperhöhlen oder Bereichen vorzunehmen. Während oft Videoendoskope mit integrierter Videokamera zum Einsatz kommen, sind insbesondere in der Medizin Endoskope mit einem optischen Bildleiter weit verbreitet, welcher ein von einem Objektiv aufgenommenes Bild zu einem Okular überträgt, an welchem es mit bloßem Auge oder mittels einer externen Kamera betrachtet werden kann. Solche auch als optische Endoskope bezeichneten Endoskope können insgesamt schlanker und somit patientenschonender aufgebaut werden als Videoendoskope. Je nach Bauart und Anwendung der Endoskope kommen dabei Faserbildleiter oder Linsenbildleiter zum Einsatz.
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Insbesondere medizinische Endoskope sind bei der erforderlichen Aufbereitung zwischen zwei Verwendungen extremen Bedingungen ausgesetzt, beispielsweise einer Beaufschlagung mit Wasserdampf bei hohen Temperaturen und Drücken. An die Abdichtung des Okularfensters sind daher besonders hohe Anforderungen gestellt.
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Bei einer Ausführung dieser Abdichtung nach dem Stand der Technik kann es trotz allem vorkommen, dass bei der Aufbereitung eines Endoskops minimale Dampfmengen durch die Abdichtung diffundieren. Um eine Beeinträchtigung der Optik durch diese Feuchtigkeit zu vermeiden, werden oftmals Trockenkörper aus stark hygroskopischem Material in dem Okular verbaut, welche die Feuchtigkeit absorbieren. Diese Trockenkörper benötigen zusätzlichen Bauraum, gleichzeitig kann das hygroskopische Material, beispielsweise Kalziumchlorid, langfristig korrosiv wirken.
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Durch die entsprechende Weiterbildung ist eine hochwirksame Befestigung und Abdichtung des Okularfensters gewährleistet, so dass auf das Einbringen von Trockenkörpern in das Okular ggf. verzichtet werden kann.
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Bei einer Ausführung des Beobachtungsinstruments als Endoskop kann gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung das Befestigungselement ein Okulartrichter sein.
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Okulartrichter sind ursprünglich an Endoskopen vorgesehen, um eine bequeme Anlage des Okulars an das Auge des Benutzers zu ermöglichen. Infolge der Verbreitung der Videotechnologie dienen Okulartrichter bei modernen Endoskopen hauptsächlich dazu, eine Montagemöglichkeit für Videokameras vorzuhalten. Der Okulartrichter wird üblicherweise nach der Befestigung des Okularfensters auf das Okular aufgeschraubt. Durch eine wenigstens teilweise einstückige Ausführung des Okulartrichters mit dem Fixierkörper wird die Herstellung eines Endoskops weiter vereinfacht.
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In einer möglichen Ausgestaltung eines Beobachtungsinstruments gemäß der Erfindung kann das Befestigungselement mehrteilig ausgeführt sein, wobei ein erster Teil des Befestigungselements einstückig mit dem Fixierkörper ausgeführt ist, und wobei wenigstens ein weiterer Teil des Befestigungselements formschlüssig, kraftschlüssig, und/oder stoffschlüssig mit dem ersten Teil des Befestigungselements verbunden ist. Durch einen mehrteiligen Aufbau des Befestigungselements kann beispielsweise ein verschleißbehafteter Teil des Befestigungselements ausgetauscht werden, ohne dass der einstückig mit dem Fixierkörper ausgeführte Teil des Befestigungselements betroffen ist. Die Verbindung der Teile des Befestigungselements kann beispielsweise eine Steck-, Schraub-, Bajonett- und/oder Klebeverbindung sein.
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In einer besonderen Ausführung eines erfindungsgemäßen Beobachtungsinstruments kann wenigstens ein elektrisches Bauelement in dem Befestigungselement angeordnet sein.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung eines Beobachtungsinstruments gemäß der Erfindung kann das wenigstens eine elektrische Bauelement zwischen dem ersten und einem weiteren Teil des Befestigungselements angeordnet sein. Dabei kann das wenigstens eine elektrische Bauelement auf den ersten Teil des Befestigungselements aufgesetzt oder in eine in diesem vorgesehene Aussparung eingesetzt werden, und dann durch den weiteren Teil des Befestigungselements fixiert werden.
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In einer weiteren Ausführung eines Beobachtungsinstruments gemäß der Erfindung kann das wenigstens eine elektrische Bauelement mit wenigstens einer elektrischen Leitung verbunden sein, welche durch den Fixierkörper in das Beobachtungsinstrument verläuft. Es ist somit eine elektrische Kommunikation zwischen dem wenigstens einen elektrischen Bauelement und dem Inneren des Beobachtungsinstruments ermöglicht, ohne dass die Abdichtung des Beobachtungsinstruments beeinträchtigt ist. Dabei wird die wenigsten eine elektrische Leitung vorzugsweise vor dem Umspritzen des Sichtfensters und der Sichtfensterfassung verlegt und dann durch das Umspritzen dichtend umschlossen.
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In einer möglichen Ausgestaltung eines Beobachtungsinstruments gemäß der Erfindung kann das wenigstens eine elektrische Bauelement eine Spule sein oder umfassen. Diese Spule kann vorzugsweise Teil einer drahtlosen Energieübertragungsanordnung zur Versorgung wenigstens eines elektrischen Verbrauchers in dem Beobachtungsinstrument sein. Eine solche drahtlose Energieübertragungsanordnung ist beispielsweise aus der Patentanmeldung
DE102016108095 der Anmelderin bekannt.
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Der wenigstens eine elektrische Verbraucher kann dabei eine Lichtquelle und/oder eine Heizeinrichtung und/oder einen Aktuator und/oder einen Videochip umfassen.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand einiger exemplarischer Darstellungen näher erläutert. Es zeigen:
- 1: Ein Endoskop,
- 2: ein Okular eines Endoskops gemäß 1 nach dem Stand der Technik,
- 3: ein Okular eines Endoskops gemäß einer Ausführung der Erfindung,
- 4: ein Okular eines Endoskops gemäß einer alternativen Ausführung der Erfindung,
- 5: ein Okular eines Endoskops gemäß einer weiteren Ausführung der Erfindung,
- 6: ein Okular eines Endoskops gemäß einer zusätzlichen Ausführung der Erfindung.
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1 zeigt ein Endoskop 1 mit einem Schaft 2, welcher ein distales Ende 3 und ein proximales Ende 4 aufweist. Im distalen Ende 3 des Schafts 2 ist ein nicht dargestelltes Objektiv angeordnet, das proximale Ende 4 des Schafts endet ein einem Hauptkörper 5. An den Hauptkörper 5 schließt sich ein Okular 6 mit einem Okulartrichter 7 an.
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Ein zu betrachtender Gegenstand wird durch ein am distalen Ende 3 angeordnetes, nicht dargestelltes Objektiv auf ein Zwischenbild abgebildet, welches mittels eines ebenfalls nicht dargestellten optischen Bildleiters zu dem Okular 6 geleitet wird. Bei dem Bildleiter kann es sich beispielsweise um ein Relay-Linsensystem oder um ein geordnetes Bündel von Lichtleitfasern handeln. Solche Faserbündel finden vor allem bei Endoskopen mit flexiblem Schaft Anwendung.
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Durch das Okular 6 kann das mittels des Bildleiters weitergeleitete Zwischenbild mit dem bloßen Auge oder mit einer Kamera betrachtet werden, der Okulartrichter 7 dient dabei zur Anlage des Auges des Betrachters oder zur Befestigung der Kamera.
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Am Hauptkörper 5 ist weiterhin ein Lichtleitstutzen 8 angeordnet, an den eine Lichtquelle direkt oder über ein Lichtleitkabel angeschlossen werden kann.
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2 zeigt den Aufbau eines Teils des Okulars 6. Es besteht aus einem Okularlinsensystem 10, welches in einer Okularfassung 11 befestigt ist. Die Okularfassung 11 ist wiederum von einer Okularfensterfassung 12 umgeben, in welche ein Okularfenster 13 dichtend eingesetzt ist.
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Das Okularfenster 13 liegt auf einem umlaufenden Vorsprung 14 der Okularfensterfassung 12 auf und wird durch eine Überwurfmutter 15 gehalten. Okularfenster 13, Okularfensterfassung 12 und Überwurfmutter 14 sind umlaufend miteinander verklebt, um ein Eindringen von Feuchtigkeit in das Okular 6 zu vermeiden. Um ggf. doch in das Okular 6 eindringende Feuchtigkeit aufzunehmen, ist in dem Okular 6 ein Trockenring 16 aus stark hygroskopischem Material, z.B. Kalziumchlorid (CaCl), angeordnet.
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An der Okularfensterfassung 12 ist weiterhin ein Gewinde 17 vorgesehen, auf welches der Okulartrichter 7 aufgeschraubt werden kann.
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Die Montage des dargestellten Okulars 6 ist aufwendig und erfordert viel Erfahrung. Insbesondere das Anbringen der Überwurfmutter 15 ist fehlerträchtig, da bei zu wenig Anpresskraft zwischen Überwurfmutter 15 und Okularfenster 13 keine dichtende Verbindung erreicht wird. Bei zu hoher Anpresskraft hingegen besteht die Gefahr, dass das Okularfenster 13 beschädigt wird.
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In 3 ist der Aufbau des Okulars eines erfindungsgemäßen Endoskops dargestellt, wobei das Okularlinsensystem und die Okularfassung der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt sind.
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Das Okular umfasst wieder eine Okularfensterfassung 22, in welche ein Okularfenster 23 eingesetzt ist. Das Okularfenster 23 liegt auf einem inneren Vorsprung 24 der Okularfensterfassung 22 auf.
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Zur Befestigung des Okularfensters 23 an der Okularfensterfassung 22 sind das Okularfenster 23 und die Okularfensterfassung 22 teilweise mit einem Fixierkörper 30 aus spritzgussfähigem Material umspritzt. Als Material kommen beispielsweise Polyolefine, Polystyrol oder Polyamid in Frage.
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Durch das Umspritzen wird das Okularfenster 23 vollständig gegenüber der Okularfensterfassung 22 abgedichtet, so dass keine Feuchtigkeit in das Okular eindringen kann. Auf einen Trockenring im Okular kann daher verzichtet werden.
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In der Okularfensterfassung 22 ist eine umlaufende Nut 31 vorgesehen, welche durch den Fixierkörper 30 ausgefüllt wird und diesen somit zusätzlich formschlüssig auf der Okularfensterfassung 22 hält.
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4 zeigt den Aufbau eines Okulars eines weiteren Endoskops gemäß einer Ausführung der Erfindung. Das Okularlinsensystem und die Okularfassung sind dabei erneut weggelassen.
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Das Okular weist wiederum eine Okularfensterfassung 42 und ein Okularfenster 43 auf, welche teilweise mit einem Fixierkörper 50 umspritzt sind. Im dargestellten Beispiel ist der Fixierkörper 50 als Okulartrichter ausgeführt. Dadurch ist die Herstellung des entsprechenden Endoskops weiter vereinfacht.
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In 5 ist ein Okular eines Endoskops gemäß einer weiteren Ausführung der Erfindung dargestellt. Das Okular entspricht weitestgehend dem in 4 dargestellten Okular und umfasst eine Okularfensterfassung 62 und ein Okularfenster 63, welcher durch einen Fixierkörper 70 dichtend verbunden sind. Der Fixierkörper 70 ist wiederum als Okulartrichter ausgeführt.
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Als Besonderheit ist in dem Fixierkörper
70 ein elektrisches Bauelement
75 angeordnet, welches im vorliegenden Beispiel eine konzentrisch zum Okular angeordnete Koppelspule ist. Durch diese Spule kann beispielsweise von einem auf den Okulartrichter aufgesetzten Kamerakopf elektrische Energie drahtlos auf das Endoskop übertragen werden, wie es in der Patentanmeldung
DE102016108095 der Anmelderin beschrieben ist. Die elektrische Energie wird mittels einer elektrischen Leitung
76 in das Innere des Okulars übertragen, dazu ist die Leitung
76 durch die Okularfensterfassung
62 geführt.
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Innerhalb des Okulars ist ein elektrischer Verbraucher 77 angeordnet, welcher über die elektrische Leitung 76 versorgt wird. Der elektrische Verbraucher 77 kann eine Lichtquelle, z.B. eine LED, und/oder eine Heizeinrichtung umfassen.
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Die Durchtrittsstelle der elektrischen Leitung 76 durch die Okularfensterfassung 62 befindet sich im Bereich des Fixierkörpers 70 und ist somit vollständig abgedichtet.
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In dem in 5 dargestellten Beispiel ist das elektrische Bauelement 75 mit dem Fixierkörper 70 umspritzt, dazu muss das elektrische Bauelement in der Spritzgussform positioniert werden. Hierzu kann ein nicht dargestellter Tragkörper Verwendung finden, welcher das elektrische Bauelement 75 auf der Okularfensterfassung 62 befestigt und ebenfalls vollständig mit umspritzt wird.
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In 6 ist eine alternative Ausführung eines Okulars gezeigt. Das Okular umfasst wiederum eine Okularfensterfassung 82 und ein Okularfenster 83, die durch einen Fixierkörper 90 dichtend verbunden sind. Dabei bildet der Fixierkörper 90 nur einen Teil eines Okulartrichters, der durch einen weiteren Teil 94 komplettiert wird. Zwischen dem Fixierkörper 90 und dem weiteren Teil 94 ist ein elektrisches Bauelement 95 angeordnet, welches über eine elektrische Leitung 96 mit einem elektrischen Verbraucher 97 verbunden ist.
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Der Fixierkörper und das Teil 94 können durch eine Schraub-, Steck-, Bajonett- und/oder Klebeverbindung verbunden werden.
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Auch wenn ein zweiteiliger Aufbau des Okulartrichters aus dem Fixierkörper und einem separaten Bauteil vorliegend in Verbindung mit der Befestigung eines elektrischen Bauteils im Okulartrichter beschrieben ist, ist diese Ausführung auch unabhängig von der Befestigung eines elektrischen Bauteils sinnvoll. So kann bei einer entsprechenden Ausführung ein beschädigter Okulartrichter durch Austausch des zusätzlichen Bauteils repariert werden, ohne den Fixierkörper austauschen zu müssen. Die Abdichtung des Okulars bleibt dabei vollständig erhalten.
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Auch wenn die Erfindung oben hauptsächlich mit Bezug auf ein Endoskop beschrieben ist, so kann sie gleichermaßen bei der Herstellung anderer Beobachtungsinstrumente angewendet werden, beispielsweise für Teleskope, Spektive, Mikroskope, Periskope und ähnliche Instrumente.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 0666054 A1 [0006]
- DE 102016108095 [0023, 0042]
