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Die Erfindung betrifft ein Endoskop, umfassend wenigstens ein äußeres Schaftrohr, wenigstens ein inneres Schaftrohr, welches in dem wenigstens einen äußeren Schaftrohr angeordnet ist, ein Fenster, welches das innere Schaftrohr oder das äußere Schaftrohr distal hermetisch abschließt, und eine Heizvorrichtung, welche in der Nähe des Fensters zwischen dem wenigstens einen äußeren Schaftrohr und dem wenigstens einen inneren Schaftrohr angeordnet ist, wobei die Heizvorrichtung einen Temperatursensor umfasst, welcher in eine Vergussmasse eingebettet im Bereich des Fensters angeordnet ist.
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Endoskope werden seit langem in der Medizin eingesetzt, um schwer zugängliche Hohlräume im Körper eines menschlichen oder tierischen Patienten zu untersuchen oder zu behandeln. Dazu weisen Endoskope in der Regel einen langgetreckten Schaft auf, an dessen proximalem Ende sich ein Hauptkörper anschließt, an welchem das Endoskop gehalten werden kann. Am distalen Ende des Schafts ist zumeist ein Objektiv angeordnet, dessen Bild über einen optischen oder elektronischen Bildleiter zum proximalen Ende geleitet wird und dort mittels geeigneter Mittel zur Betrachtung und/oder Auswertung bereitgestellt wird. Dabei ist das distale Ende des Schafts zumeist durch ein Fenster hermetisch abgeschlossen, um das Eindringen von Schmutz oder Flüssigkeiten zu vermeiden.
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Der Schaft eines Endoskops kann flexibel oder starr ausgeführt sein. Starre Schäfte sind dabei aus mehreren ineinander angeordneten Schaftrohren aufgebaut, sie werden hauptsächlich in der Urologie, der Gynäkologie und in der Laparoskopie eingesetzt.
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Bei der Laparoskopie wird das Endoskop durch einen künstlichen Zugang in die mit einem Gas aufgedehnte Bauchhöhle eines Patienten eingeführt. Hierbei kann es insbesondere zu Beginn einer Prozedur, bei welcher das Endoskop eine deutlich geringere Temperatur aufweist als das Gas in der Bauchhöhle des Patienten, zu Kondensation von Feuchtigkeit auf dem Fenster des Endoskops kommen. Hierdurch kann die Sicht des behandelnden Arztes teilweise so stark behindert werden, dass dieser den Eingriff unterbrechen und das Fenster reinigen muss.
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Um eine solche Kondensation zu vermeiden sind seit einiger Zeit Endoskope bekannt, die eine Heizvorrichtung für das Fester aufweisen. Mittels der Heizvorrichtung wird das Fenster des Endoskops schon vor dem Einführen in die Bauchhöhle des Patienten auf eine erhöhte Temperatur erwärmt, so dass die Gefahr einer Kondensation deutlich reduziert ist.
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Bei entsprechenden Endoskopen bestehen allerdings sehr hohe Anforderungen an die Regelung der Heizvorrichtung, da zum einen eine ausreichende Temperatur erreicht werden muss, um die Kondensation zu vermeiden, und zum anderen regulatorische Grenzwerte für die Oberflächentemperatur medizinischer Instrumente eingehalten werden müssen. Die Temperatur des Fensters und benachbarter Abschnitte des Schafts müssen daher in einem Temperaturbereich von z.T. wenigen Kelvin gehalten werden, beispielsweise zwischen 37°C und 40°C.
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Aus der
DE 10 2008 031 924 A1 ist beispielsweise ein Endoskop bekannt, bei welchem zwischen einem äußeren Schaftrohr und einem inneren Schaftrohr eine Heizfolie angeordnet ist, auf welcher ein Temperatursensor angeordnet ist.
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Um den Temperatursensor vor mechanischen Belastungen während der Montage und vor thermischen und chemischen Belastungen während einer Aufbereitung des Endoskops zu schützen hat es sich bewährt, den Temperatursensor in eine Vergussmasse einzubetten, z.B. in einen Klebstofftropfen, der auch als „Glob-Top“ bezeichnet wird. Allerdings lässt sich die genaue Form eines solchen Glob-Top bei der Herstellung schlecht kontrollieren. Schwankungen der Dicke und/oder Form des Glob-Top können sich negativ auf die Genauigkeit der Temperaturmessung und somit auch der Temperaturregelung auswirken. Ebenfalls können sich solche Schwankungen negativ auf die mechanische Schutzwirkung des Glob-Top auswirken.
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Es besteht daher die Aufgabe der Erfindung darin, ein Endoskop bereitzustellen, welches hinsichtlich der beschriebenen Problematik verbessert ist.
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Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst durch ein Endoskop, umfassend wenigstens ein äußeres Schaftrohr, wenigstens ein inneres Schaftrohr, welches in dem wenigstens einen äußeren Schaftrohr angeordnet ist, ein Fenster, welches das innere Schaftrohr oder das äußere Schaftrohr distal hermetisch abschließt, und eine Heizvorrichtung, welche in der Nähe des Fensters zwischen dem wenigstens einen äußeren Schaftrohr und dem wenigstens einen inneren Schaftrohr angeordnet ist, wobei die Heizvorrichtung einen Temperatursensor umfasst, welcher in eine Vergussmasse eingebettet im Bereich des Fensters angeordnet ist, welches dadurch weitergebildet ist, dass der Temperatursensor zumindest teilweise von einer Einfassung umgeben ist, welche mit der Vergussmasse ausgefüllt ist.
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Durch die Einfassung wird die Form des Vergussmasse mit geringer Toleranz festgelegt, so dass unabhängig von Fertigungstoleranzen eine gleichbleibende Genauigkeit der Temperaturmessung und somit auch der Temperaturregelung erreicht werden kann.
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In einer möglichen Ausführung eines Endoskop gemäß der Erfindung kann der Temperatursensor auf einer flexiblen Leiterplatte angeordnet sein. In diesem Fall ist die korrekte Platzierung des Temperatursensors in der Nähe des Fensters besonders einfach und sicher möglich.
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In einer möglichen Ausführung eines Endoskop nach der Erfindung kann die Einfassung einen auf der Leiterplatte aufliegenden Dom umfassen. Durch den Dom wird die Form der Vergussmasse vollständig vorgegeben.
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In einer bevorzugten Ausführung eines Endoskops gemäß der Erfindung kann die Einfassung einen auf der Leiterplatte aufliegenden Ring umfassen. Durch den Ring ist die Form der Vergussmasse weitestgehend festgelegt, während gleichzeitig das Einbringen der Vergussmasse in die Einfassung deutlich vereinfacht ist.
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Der Temperatursensor kann wenigstens einen Thermistor umfassen. Bevorzugt umfasst der Temperatursensor zwei Thermistoren, die Bestandteil einer Brückenschaltung sind.
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In einer möglichen Umsetzung eines Endoskops nach der Erfindung kann die Einfassung zumindest teilweise aus einem thermoplastischen Kunststoff bestehen. Solche Kunststoffe sind gut verfügbar und lassen sich leicht fertigungstechnisch verarbeite, bspw. durch Spritzgießen.
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Dabei kann die Einfassung zumindest teilweise aus einem Polyaryletherketon (PAEK), vorzugsweise Polyetheretherketon (PEEK), oder aus einem Polysulfon (PPSU) bestehen. Diese Kunststoffe sind besonders temperaturstabil und können somit auch den Belastungen bei einer thermischen Aufbereitung eines Endoskops standhalten.
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Als Vergussmasse kann in einer möglichen Ausführung eines Endoskops gemäß der Erfindung ein thermisch aushärtender Klebstoff verwendet werden. Ebenfalls kann ein unter UV-Strahlung aushärtender Klebstoff verwendet werden.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsform eines Endoskops gemäß der Erfindung kann als Vergussmasse ein Klebstoff verwendet werden, welcher nach einer Vorhärtung unter UV-Strahlung thermisch aushärtet. Mit einem solchen Klebstoff kann durch die schnelle Vorhärtung verhindert werden, dass der Klebstoff ungewollt aus der Einfassung fließt, während nach der anschließenden thermischen Aushärtung eine optimale Festigkeit der Vergussmasse erreicht wird. Ein möglicher Klebstoff hierfür ist z.B. EPO-TEK HYB 353ND der Firma Epoxy Technology Inc., 14 Fortune Drive, Billerica, MA 01821, USA
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In einer besonders bevorzugten Weiterbildung eines Endoskops gemäß der Erfindung kann die Leiterplatte geometrische Referenzmarken zur Ausrichtung der Einfassung aufweisen. Hierdurch wird die genaue Positionierung der Einfassung auf der Leiterplatte im Rahmen eines automatisierten Fertigungsverfahrens besonders einfach und sicher ermöglicht.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand einiger exemplarischer Darstellungen näher erläutert, wobei die Darstellungen lediglich zum besseren Verständnis beitragen sollen, ohne den Umfang der nachfolgenden Ansprüche einzuschränken.
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Es zeigen:
- 1: ein Endoskop,
- 2: das distale Ende des Schafts eines Endoskops gemäß Stand der Technik,
- 3a,b: Abschnitte einer Heizfolie,
- 4: eine Heizfolie.
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1 zeigt ein Endoskop 1 mit einem langgestreckten Schaft 2 und einem Hauptkörper 3. Im distalen Ende des Schaft 2 ist ein Objektiv 4 angeordnet. Das Bild des Objektivs wird durch einen nicht dargestellten elektronischen Bildwandler in elektrische Videosignale umgewandelt und in den Hauptkörper 3 geleitet. Vom Hauptkörper 3 aus werden die Videosignale, ggf. nach einer elektronischen Vorverarbeitung über ein Kabel 5 ausgegeben.
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Im distalen Bereich des Hauptkörpers sind Bedienschalter 6 vorgesehen, über die Funktionen des Endoskops 1 oder angeschlossener Geräte gesteuert werden können. Signale der Bedienschalter 6 werden ebenfalls über das Kabel 5 geführt.
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Das distale Ende des Schafts 2 ist in 2 dargestellt. Der Schaft umfasst ein äußeres Schaftrohr 10 sowie ein inneres Schaftrohr 11. Zwischen dem äußeren Schaftrohr 10 und dem inneren Schaftrohr 11 sind Lichtleitfasern 12 verlegt, welche Licht zur Ausleuchtung des Blickfeldes des Endoskops 1 zum distalen Ende der Schafts 2 leiten und dort abstrahlen.
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In dem inneren Schaftrohr 11 sind das aus mehreren optischen Elementen bestehende Objektiv 4 sowie der elektronische Bildwandler 15 angeordnet. Um das Objektiv 4 und den Bildwandler 15 von Schmutz und Feuchtigkeit zu schützen ist das innere Schaftrohr 11 durch ein Fenster 16 hermetisch abgeschlossen.
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Um das innere Schaftrohr 11 ist eine Heizfolie 20 gelegt, mittels der das distale Ende des inneren Schaftrohrs 11 und das Fenster 16 erwärmt werden können. Dicht am Fenster 16 ist auf der Heizfolie 20 ein Temperatursensor 21 vorgesehen, welcher von einem Tropfen 22 einer Vergussmasse umgeben ist, welche den Temperatursensor vor Beschädigungen schützt.
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Der Zwischenraum zwischen dem äußeren Schaftrohr 10 und dem inneren Schaftrohr 11 ist in distaler Richtung durch eine Vergussmasse 25 abgeschlossen.
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Die genauen Abmessungen des Tropfens 18 lassen sich bei der Herstellung schwer kontrollieren, wodurch sich starke Schwankungen des Wärmeübergangs zwischen dem inneren Schaftrohr 11 und dem Temperatursensor 17 ergeben.
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In den 3a,b sind Heizfolien dargestellt, welche anstelle der Heizfolie 20 in dem Endoskop 1 eingesetzt werden können.
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Die 3a zeigt einen Abschnitt einer Heizfolie 30 mit einem Temperatursensor 31, welcher wiederum ein eine Vergussmasse 32 eingebettet ist. Um eine reproduzierbare Form der Vergussmasse 32 und somit auch einen reproduzierbaren Wärmeübergang zu dem Temperatursensor 31 zu gewährleisten, ist die Vergussmasse 32 in eine Einfassung in Form eines auf die Heizfolie 31 aufgesetzten Doms 33 eingebettet.
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3b zeigt einen Abschnitt einer Heizfolie 40 mit einem Temperatursensor 41. Der Temperatursensor 41 besteht im dargestellten Beispiel aus zwei Thermistoren 41a, 41b. Auch hier ist die Vergussmasse 42 von einer Einfassung umgeben, welche in Form eines Ringes 43 ausgeführt ist. Hier kann die Vergussmasse 42 besonders einfach nach Befestigung des Ringes 43 in diesen eingebracht und dann beispielsweise mittels einer nicht dargestellten UV-Lampe ausgehärtet werden. Hierzu wird als Vergussmasse 42 ein UV-Aushärtender Klebstoff verwendet. Alternativ können ein thermisch aushärtender Klebstoff oder ein Hybridklebstoff verwendet werden, welcher nach einer Vorhärtung durch UV-Strahlung, bei welcher sich die Viskosität des Klebstoffes erhöht, durch Wärmeeinwirkung thermisch vollständig durchhärtet.
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Der Dom 33 und der Ring 43 können aus thermoplastischem Kunststoff bestehen. Wegen der bei der Aufbereitung von Endoskopen auftretenden hohen Temperaturen kommen hier insbesondere temperaturbeständige Kunststoffe wie PAEK, PEEK oder PPSU in Frage.
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4 zeigt eine Draufsicht auf die Heizfolie 40, wobei der Temperatursensor 41 sowie der Ring 43 sichtbar sind. Um den Ring 43 während der Fertigung der Heizfolie 40 in einem halb- oder vollautomatisierten Verfahren korrekt zu platzieren, sind in der Heizfolie 40 Referenzmarkierungen 44 in Form von Durchgangslöchern vorgesehen, mittels derer die Heizfolie 30 in einer Vorrichtung genau positioniert werden kann.
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Ein Fortsatz 43 der Heizfolie 40 dient der Kontaktierung am proximalen Ende des Schafts 2.
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Die beschriebenen Darstellungen sind in vielen Punkten vereinfacht, um das Verständnis der Erfindung zu erleichtern. So kann der Schaft eines Endoskops mehr als die zwei dargestellten Schaftrohre aufweisen. Ebenfalls kann das Objektiv deutlich komplizierter aufgebaut sein als hier dargestellt.
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In einer nicht dargestellten Variante eines Endoskops kann das äußere Schaftrohr 10 von einem weiteren Schaftrohr umgeben sein, wobei das Fenster 16 anstelle des inneren Schaftrohrs 11 das äußere Schaftrohr 10 hermetisch abschließt und die Lichtleitfasern 12 zwischen dem äußeren Schaftrohr 10 und dem weitern Schaftrohr angeordnet sind.
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Die Merkmale der einzelnen dargestellten Ausführungen können untereinander kombiniert werden. So kann beispielsweise in einer Ausführung der Heizfolie gemäß 3b ein einteiliger Temperatursensor, beispielsweise ein einzelner Thermistor, eingesetzt werden. Ebenso kann in einer Ausführung gemäß 3a der Temperatursensor 31 aus zwei Thermistoren bestehen. Auch kann die in 3a dargestellte Heizfolie ebenfalls Referenzmarkierungen und/oder einen Fortsatz zur Kontaktierung aufweisen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008031924 A1 [0007]
