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Die Erfindung betrifft ein Endoskop mit einem langgestreckten Schaft und einen am proximalen Ende des Schafts angeordneten Hauptkörper, sowie mit wenigstens einem Betätigungsschalter, welcher ein Schaltelement und ein Betätigungselement umfasst, wobei das Schaltelement in einem flüssigkeitsdicht abgeschlossenen Innenraum des Endoskops angeordnet ist, und wobei das Betätigungselement so in eine Durchgangsöffnung in einer Wandung des Endoskops eingesetzt ist, dass es von außerhalb des Endoskops betätigt werden kann, wobei ferner das Betätigungselement einen Halteabschnitt, einen Dichtabschnitt und einen Betätigungsabschnitt umfasst.
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Endoskope werden in der Medizin vielfach eingesetzt, um schwer zugängliche Bereiche im Körper eines menschlichen oder tierischen Patienten zu untersuchen und/oder zu behandeln. Dazu weisen Endoskope zumeist einen langgestreckten Schaft auf, in dessen distalem Ende ein Objektiv aufgenommen ist. Ein von dem Objektiv erzeugtes Bild wird entweder durch einen ebenfalls am distalen Ende des Schafts vorgesehenen elektronischen Bildwandler in Videosignale umgesetzt, oder mittels eines optischen Bildleiters zum proximalen Ende des Schafts übertragen.
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Am proximalen Ende des Schafts ist in der Regel ein Hauptkörper vorgesehen, der zur Handhabung des Endoskops dient. Am Hauptkörper werden die von dem Bildwandler erzeugten Videosignale über eine drahtgebundene oder drahtlose Verbindung ausgegeben, oder das von dem Bildleiter übertragene Bild wird mittels eines Okulars zur Betrachtung bereitgestellt.
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Je nach vorgesehenem Einsatzgebiet weisen Endoskope einen starren Schaft oder einen flexiblen Schaft auf. Dabei werden Endoskope mit starren Schäften zumeist in der minimalinvasiven Chirurgie sowie in der Urologie und Gynäkologie verwendet. Endoskope mit flexiblem Schaft finden hauptsächlich in der Gastroenterologie Verwendung.
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Zur Bedienung des Endoskops sowie weiterer Geräte, mit denen das Endoskop in einem vernetzten Medizingerätesystem verbunden ist, weisen moderne Endoskope Betätigungsschalter auf, welche in der Regel so am Hauptkörper des Endoskops angeordnet sind, dass ein Bediener sie leicht mit einem Finger betätigen kann.
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Diese Betätigungsschalter sind zumeist zweiteilig aufgebaut, wobei ein eigentliches elektrische Schaltelement in einem flüssigkeitsdicht abgeschlossenen Innenraum des Endoskops angeordnet ist. Zur einfachen Betätigung weist der Betätigungsschalter zudem ein Betätigungselement auf, welches wenigstens teilweise außerhalb des Endoskops angeordnet ist, um für den Benutzer erreichbar zu sein. Dabei ist das Betätigungselement oftmals dichtend in eine Durchgangsöffnung einer Wandung des Endoskops eingesetzt, und weist dazu einen Halteabschnitt, einen Dichtabschnitt sowie einen Betätigungsabschnitt auf.
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Die Herstellung von entsprechenden Betätigungselementen ist jedoch aufgrund der kleinen Baugröße von nur wenigen Millimetern im Durchmesser aufwendig. Gleichzeitig ist es schwierig, trotz auftretender Bauteiltoleranzen immer die erforderliche Dichtigkeit herzustellen, damit bei der Aufbereitung des Endoskops kein Wasser in den Innenraum eindringen kann.
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Es besteht somit eine Aufgabe der Erfindung darin, ein verbessertes Endoskop und ein verbessertes Betätigungselement bereitzustellen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Endoskop mit einem langgestreckten Schaft und einen am proximalen Ende des Schafts angeordneten Hauptkörper, sowie mit wenigstens einem Betätigungsschalter, welcher ein Schaltelement und ein Betätigungselement umfasst, wobei das Schaltelement in einem flüssigkeitsdicht abgeschlossenen Innenraum des Endoskops angeordnet ist, und wobei das Betätigungselement so in eine Durchgangsöffnung in einer Wandung des Endoskops eingesetzt ist, dass es von außerhalb des Endoskops betätigt werden kann, wobei ferner das Betätigungselement einen Halteabschnitt, einen Dichtabschnitt und einen Betätigungsabschnitt umfasst, welches dadurch weitergebildet ist, dass der Halteabschnitt zwei oder mehr elastische Griffzungen umfasst, welche an einem Kern angeformt sind, und der Dichtabschnitt und der Betätigungsabschnitt als einstückiger Elastomerkörper ausgeführt sind, mit welchem der Kern umspritzt ist.
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Durch die entsprechende Ausgestaltung kann das Betätigungselement in einem einfachen Spritzgussverfahren hergestellt werden, wobei der Kern mit den angeformten Griffzungen als Einlegeteil in die Spritzform eingebracht und hinterher mit dem Elastomer umspritzt wird. Ein solches Fertigungsverfahren erlaubt extrem geringe Toleranzen und somit das zuverlässige Erreichen der gewünschten Dichtigkeit.
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Der Dichtabschnitt kann dabei eine ringförmige Dichtfläche umfassen, welche durch die Griffzungen gegen die Wandung des Endoskops gezogen wird.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann der Betätigungsabschnitt einen stabförmigen Fortsatz umfassen, welcher sich in Richtung des Schaltelements erstreckt. Der stabförmige Fortsatz überträgt einen durch einen Benutzer auf das Betätigungselement ausgeübten Druck auf das Schaltelement und löst dort einen Schaltvorgang aus.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung eines Endoskops gemäß der Erfindung können der Dichtabschnitt und der Betätigungsabschnitt über einen Verbindungsabschnitt mit geringer Materialstärke in Verbindung stehen. Der Verbindungsabschnitt wirkt dabei quasi als Scharnier, welches eine Bewegung des Betätigungsabschnitts gegenüber dem Dichtabschnitt ermöglicht.
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In einer weiteren Ausgestaltung eines Endoskops gemäß der Erfindung kann der Betätigungsabschnitt auf der zur Außenseite des Endoskops gerichteten Seite eine konkave Oberflächenform aufweisen. Die konkave Form erleichtert das taktile Auffinden eines Druckpunkts des Betätigungselements. Gleichzeitig wirkt die konkave Form einem Verkanten des Betätigungsabschnitts durch schräg wirkende Druckkräfte entgegen, wodurch die Funktionssicherheit des Betätigungsschalters erhöht wird.
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Der stabförmige Fortsatz kann an seinem in Richtung des Schaltelements weisenden Ende eine konvexe oder ballige Oberflächenform aufweisen. Hierdurch wird auch bei leichter Schiefstellung des Fortsatzes eine sichere Betätigung des Schaltelements ermöglicht.
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Weiterhin kann der stabförmige Fortsatz einen in Richtung des Schaltelements abnehmenden Durchmesser aufweisen. Hierdurch wird zum einen das Entformen des Betätigungselements nach dem Spritzgießen erleichtert, zum anderen wird die Gefahr einer reibenden Berührung zwischen dem Fortsatz und dem Kern reduziert, welche einer sicheren Betätigung des Betätigungsschalters im Wege stehen würde.
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In einer möglichen Ausführung eines Endoskops gemäß der Erfindung kann der Kern einen ringförmigen Basisabschnitt umfassen, an welchem die Griffzungen angeformt sind. Ein solcher Basisabschnitt bietet gleichzeitig einen besonders guten Halt für die Griffzungen und für den Elastomerkörper.
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Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführung kann der Basisabschnitt eine den Griffzungen gegenüberliegende ringförmige Wand mit einer oder mehreren Durchtrittsöffnungen aufweisen, welche durch den Elastomerkörper ausgefüllt sind. Hierdurch wird zum einen die Berührungsfläche zwischen Kern und Elastomerkörper erhöht, was die Haftung bereits verbessert. Gleichzeitig entsteht durch die mit Elastomer ausgefüllten Durchtrittsöffnungen ein sicherer Formschluss, welcher nur durch vollständige Zerstörung des Elastomerkörpers überwunden werden kann.
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Die ringförmige Wand kann in Richtung der Mitte des Kerns geneigt sein. Hierdurch wird der Formschluss weiter verbessert.
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In einer weiteren möglichen Ausführungsform eines Endoskops nach der Erfindung können die Griffzungen jeweils einen sich in Richtung des Schaltelements erstreckenden Schenkel umfassen, an deren freien Ende jeweils ein nach außen weisender Greifhaken angeordnet ist. Die Greifhaken hintergreifen die Wandung des Endoskops und ziehen somit den Dichtabschnitt des Betätigungselements gegen die andere Seite der Wandung. Die Schenkel ermöglichen dabei ein Ausfedern der Griffzungen, damit der Halteabschnitt des Betätigungselements zur Montage des Betätigungselements durch die Durchgangsöffnung der Wandung geführt werden kann.
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Die Schenkel der Griffzungen können nach innen geneigt sein. Hierdurch entsteht im Übergangsbereich zwischen den Schenkeln und den Greifhaken eine Lücke zwischen den Schenkeln und der Wandung der Durchgangsbohrung. In diese Lücke kann eine fertigungstechnisch erforderliche Fase der Griffzungen eintauchen, ohne den sicheren Halt der Griffhaken an der Wandung des Endoskops zu beeinträchtigen.
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Um das Einführen des Halteabschnitts in die Durchgangsbohrung zu erleichtern, können die Greifhaken auf der dem Schaltelement zugewandten Seite eine Anlaufschräge aufweisen.
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In einer vorteilhaften Ausführung eines Endoskops gemäß der Erfindung kann der Kern aus einem thermoplastischen Kunststoff bestehen, vorzugsweise aus einem Polyaryletherketon (PAEK), besonders bevorzugt aus Polyetheretherketon (PPEK). Solche Kunststoffe weisen eine gute Festigkeit auf und sind gleichzeitig gut zu bearbeiten.
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Der Elastomerkörper kann aus einem synthtischen Kautschuk, vorzugsweise aus einem Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk (EPDM) bestehen. Solche synthetischen Kautschuks weisen eine hohe Beständigkeit gegen thermische und chemische Belastungen, z.B. während der Aufbereitung des Endoskops, auf.
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Die Aufgabe wird weiterhin gelöst durch ein Betätigungselement eines Endoskops nach den vorangehenden Ausführungen. Bezüglich der hierdurch erreichbaren Wirkungen und Vorteile wird auf das oben gesagte ausdrücklich verwiesen.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand einiger beispielhafter Darstellungen näher erläutert. Dabei dienen die in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele ausschließlich dem besseren Verständnis der Erfindung, ohne diese einzuschränken.
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Es zeigen:
- 1: Ein Endoskop,
- 2: ein Ausschnitt eines Endoskops mit Betätigungsschalter,
- 3: ein Betätigungselement in einer Schnittdarstellung,
- 4: ein Betätigungselement in einer perspektivischen Darstellung.
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1 zeigt ein Endoskop 1 mit einem langgestreckten Schaft 2 und einem Hauptkörper 3. Im distalen Ende des Schafts 2 ist ein Objektiv 4 angeordnet, dessen Bild von einem nicht dargestellten elektronischen Bildwandler in Videosignale umgesetzt wird.
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Die Videosignale des Bildwandlers werden, ggf. nach einer elektronischen Vorverarbeitung, über ein Kabel 5 ausgegeben.
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Am proximalen Ende des Schafts 2 sind Betätigungsschalter 6 vorgesehen, mit denen Funktionen des Endoskops 1, einer angeschlossenen Bildverarbeitungseinheit, oder weiterer Geräte in einem mit dem Endoskop 1 vernetzten Medizingerätesystems gesteuert werden können.
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Der Aufbau eines der Betätigungsschalter 6 ist in 2 dargestellt. Der Betätigungsschalter 6 besteht aus einem elektrischen Schaltelement 10, bei dem es sich beispielsweise um einen Mikroschalter oder einen Knackfrosch-Schalter handeln kann, und einem Betätigungselement 11.
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Das Schaltelement 10 kann auf einer Platine 12 in einem Innenraum des Endoskops 1 angeordnet sein, vorzugsweise im Bereich des Hauptkörpers 3. Das Betätigungselement 11 ist dichtend in eine Durchgangsöffnung 13 in einer Wandung 14 des Endoskops 1 eingesetzt.
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Das Betätigungselement 11 umfasst einen Halteabschnitt, welcher aus einem Kern 15 mit angeformten Griffzungen 16 besteht. Weiterhin umfasst das Betätigungselement 11 einen Dichtabschnitt 17 und einen Betätigungsabschnitt 18.
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Der Dichtabschnitt 17 ist zwischen dem Kern 15, der im dargestellten Beispiel die Form eines breiten Rings aufweist, und der Wandung 14 des Endoskops angeordnet. Die Griffzungen 16 ziehen dabei den Kern 16 und damit auch den Dichtabschnitt 17 gegen die Wandung 14. Hierbei legt sich eine ringförmige Dichtfläche 20 des Dichtabschnitts 17 dichtend gegen die Wandung 14. Die Dichtfläche 20 kann Profilierungen 21 aufweisen, beispielsweise umlaufende Rillen, um die Dichtwirkung zu verbessern.
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Der Betätigungsabschnitt 18 besteht aus einem stabförmigen Fortsatz 25, der sich in Richtung des Schaltelements 10 erstreckt. Der Fortsatz 25 ist mit dem Dichtabschnitt 17 über einen Verbindungsabschnitt 26 verbunden, der nur eine geringe Materialstärke aufweist. Der Verbindungsabschnitt 26 bildet dabei ein Scharnier und ermöglicht so eine Bewegung des Fortsatzes 25 gegenüber dem Dichtabschnitt 17.
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Zur Betätigung des Betätigungsschalters 6 muss der Benutzer des Endoskops 1 mit dem Finger auf den Betätigungsabschnitt 18 drücken. Um das Auffinden des richtigen Druckpunktes zu erleichtern weist der Betätigungsabschnitt 18 auf der Außenseite, also der Seite, die durch den Benutzer betätigt wird, eine konkave Oberflächenform auf. Diese kann besonders leicht durch Tasten mit einer Fingerspitze lokalisiert werden. Gleichzeitig wird durch die konkave Oberfläche verhindert, dass der Benutzer ein Kippmoment auf den Betätigungsabschnitt 18 ausübt, durch welchen sich der Fortsatz 25 in dem Kern 15 verkanten könnte.
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Der Fortsatz 25 ist zusätzlich leicht konisch geformt, so dass er sich in Richtung des Schaltelements 10 verjüngt. Dies erleichtert zum einen das Entformen des Betätigungselements nach dem Spritzguss. Zum anderen wird dadurch verhindert, dass der Fortsatz bei leichter Schrägstellung gegen die Griffzungen 16 gedrückt und dort durch Reibung gebremst wird.
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Die dem Schaltelement 10 zugewandte Endfläche des Fortsatzes ist leicht konvex oder ballig ausgeführt. Hierdurch kann auch bei leichter Schrägstellung eine sichere Betätigung des Schaltelements 10 erfolgen.
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Zur Herstellung des Betätigungselements 11 wird zunächst der Kern 15 mit den Griffzungen 16 hergestellt. Dazu kann beispielsweise ein im Spritzguss hergestellter Rohling spanend bearbeitet werden, um die Hinterschnitte der Griffzungen herzustellen. Ein geeignetes Material hierfür sind thermoplastische Kunststoffe, beispielsweise Polyaryletherketone (PAEK) wie Polyetheretherketon (PEEK). Gerade PEEK ist spritzgussfähig und gleichzeitig hoch temperaturfest und gut spanend zu bearbeiten.
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Anschließend wird der Kern als Einlegeteil in eine Spritzgussform für den Dichtabschnitt 17 und den Betätigungsabschnitt 18 eingelegt und mit einem spritzgussfähigen Elastomer wie Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk (EPDM) umspritzt. Auf diese Weise entstehen Dichtabschnitt 17 und Betätigungsabschnitt 18 als einstückiges Spritzgussteil mit innen liegendem Kern.
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Die Griffzungen 16 weisen jeweils einen Schenkel 28 auf, welcher an dem Kern 15 angeformt ist. Am freien Ende des Schenkels 28 ist ein Greifhaken 29 vorgesehen, der die Wandung 14 hintergreift und so das Betätigungselement 11 sichert.
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Die Schenkel 28 der Griffzungen 16 sind zumindest an der Außenseite leicht nach innen geneigt. Dadurch entsteht im Bereich des Übergangs von dem Schenkel 28 zum Greifhaken 29 eine Lücke zwischen der Griffzunge 16 und der Wandung. Diese Lücke bietet Platz für eine fertigungstechnisch erforderliche Fase der Griffzunge 16, so dass diese den sicheren Halt des Betätigungselements in der Durchgangsbohrung 13 nicht beeinträchtigt.
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Die Greifhaken 29 weisen eine Anlaufschräge 30 auf, um das Einführen des Halteabschnitts in die Durchgangsbohrung 13 zu erleichtern.
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In der 3 ist ein weiteres Betätigungselement 111 dargestellt. In vielen Punkten ist der Aufbau des Betätigungselements 111 mit dem Aufbau des Betätigungselements 11 ähnlich oder gar identisch. Im Folgenden werden daher hauptsächlich die Punkte angeführt, in denen sich das Betätigungselement 111 von dem Betätigungselement 11 unterscheidet.
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Das Betätigungselement 111 weist ebenfalls einen Halteabschnitt auf, der einen Kern 115 mit daran angeformten Griffzungen 116 umfasst. Weiterhin umfasst das Betätigungselement einen Dichtabschnitt 117, einen Betätigungsabschnitt 118 und einen Verbindungsabschnitt 126.
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Der Dichtabschnitt 117 unterscheidet sich von dem Dichtabschnitt 17 des Betätigungselements 11 hauptsächlich dadurch, dass eine Dichtfläche 120 schmaler ausgeführt ist als die Dichtfläche 20.
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Der Kern 115 des Dichtelements 111 weist einen ringförmigen Basisabschnitt 140 auf, an welcher die Griffzungen 116 angeformt sind. Auf der den Griffzungen 116 gegenüber liegenden Seite des Basisabschnitts 140 ist an diesem eine ringförmige Wand 141 angeformt. Die Wand 141 ist leicht nach innen geneigt und weist eine oder mehrere über den Umfang verteilte Durchtrittsbohrungen 142 auf.
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Die Herstellung des Betätigungselements 111 erfolgt analog zu der Herstellung des Betätigungselements 11. Bei dem Spritzgießen des Elastomers füllt dieser dabei die Durchtrittsbohrungen 142 vollständig aus, so dass zwischen dem Elastomerkörper und dem Kern 115 ein inniger Formschluss entsteht, welcher nur unter vollständiger Zerstörung des Elastomerkörpers durchbrochen werden kann. Die Neigung der Wand 141 sorgt für einen zusätzlichen Formschluss.
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In 4 ist das Betätigungselement 111 in einer perspektivischen Darstellung gezeigt. Hierbei ist erkennbar, dass das Betätigungselement 111 vier gleichmäßig um den Umfang des Betätigungselements 111 angeordnete Griffzungen 116 aufweist, welche durch Einkerbungen 145 voneinander getrennt sind.
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Die in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele sollen nur zur Verdeutlichung der Erfindung dienen. Ausführungsvarianten einzelner Komponenten können auch in anderer Zusammenstellung realisiert werden, beispielsweise kann die Ausführung des Dichtabschnitts 17 gemäß 2 mit der Ausführung des Kerns 115 gemäß 3 kombiniert werden, oder die Ausführung des Dichtabschnitts 117 mit der Ausführung des Kerns 15.
