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Die Erfindung betrifft ein Videoendoskop mit einem langgestreckten Schaft, welcher ein inneres Schaftrohr und ein äußeres Schaftrohr umfasst, und mit einem in Längsrichtung des Schafts zwischen dem inneren Schaftrohr und dem äußeren Schaftrohr verlaufenden elektrischen Verbindungselement, wobei das elektrische Verbindungselement als flexible Leiterplatte mit wenigstens einer Leiterbahn ausgeführt ist, welche im Wesentlichen parallel zu einer Längsachse des Schafts verläuft.
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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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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. Aus der Patentanmeldung
DE 10 2019 104 489 A1 ist ein Endoskop mit einer Heizfolie bekannt, welche zur Kontaktierung am proximalen Ende des Schafts einen Fortsatz in Form einer flexiblen Leiterplatte aufweist.
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Die
DE 101 22 710 A1 zeigt ein Endoskop mit einer distal angeordneten Ultraschallsonde, die über eine flexible Leiterplatte mit Signalen versorgt wird. In der
US 2012/0310043 A1 werden Leiterplatten zur elektrischen Versorgung und zur Übertragung von Daten zu und von einem Videochip eingesetzt. Die Anmeldung
DE 101 57 026 A1 offenbart ein Endoskop mit einem flexiblen Biegeteil, worin flexible Leiterplatten angeordnet sind, über welche die Versorgung von distal angeordneten Ultraschallsonden vorgenommen wird. Die
DE 10 2019 100 144 A1 sieht Lichtleitfasern vor, welche zwischen einem inneren und einem äußeren Schaftrohr zum distalen Ende eines Endoskops verlegt sind.
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Die Kontaktierung der Heizfolie mittels einer flexiblen Leiterplatte benötigt im Vergleich mit einer Kontaktierung über gewöhnliche Kabel deutlich weniger axialen Bauraum und ist bei der Montage eines Endoskops unkomplizierter einzuführen.Allerdings erlaubt die Kontaktierung über eine flexible Leiterplatte keine Anpassung der Leitungslänge an eventuelle Toleranzen in der Länge und Lage von Bauteilen des Schafts oder der Heizfolie. Durch die Struktur der flexiblen Leiterplatte ist der Abstand zwischen einem distalen Abschnitt der Heizfolie und proximalen Kontaktierungsstellen der flexiblen Leiterplatte exakt vorgegeben. Da die Verlegung der flexiblen Leiterplatte in einem Ringraum zwischen einem inneren und einem äußeren Schaftohr keine Falten- oder Schlaufenbildung der flexiblen Leiterplatte erlaubt, kann jede Längen- oder Lagetoleranz zu einer Verschiebung der proximalen Kontaktstellen der Leiterplatte gegenüber mit diesen zu verbindenden Kontaktelementen verursachen, welche eine Verbindung erschwert oder im schlechtesten Fall unmöglich macht.
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Es besteht daher eine Aufgabe der Erfindung darin, ein Videoendoskop bereitzustellen, welches hinsichtlich der beschriebenen Problematik verbessert ist.
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Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst durch ein Videoendoskop mit einem langgestreckten Schaft, welcher ein inneres Schaftrohr und ein äußeres Schaftrohr umfasst, und mit einem in Längsrichtung des Schafts zwischen dem inneren Schaftrohr und dem äußeren Schaftrohr verlaufenden elektrischen Verbindungselement, wobei das elektrische Verbindungselement als flexible Leiterplatte mit wenigstens einer Leiterbahn ausgeführt ist, welche im Wesentlichen parallel zu einer Längsachse des Schafts verläuft, welches dadurch weitergebildet ist, dass das elektrische Verbindungselement an wenigstens einer Stelle des Schafts in einem Winkel zur Längsachse des Schafts verläuft.
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Durch den entsprechenden Verlauf der Leiterplatte kann die Lage proximaler Kontaktstellen der flexiblen Leiterplatte durch leichte Verlagerungen des Verlaufs der Leiterplatte angepasst werden.
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Weiterhin sieht die Erfindung vor, dass das elektrische Verbindungselement einen distalen Abschnitt, einen proximalen Abschnitt, und einen Übergangsabschnitt umfasst, wobei das elektrischen Verbindungselement im distalen Abschnitt und im proximalen Abschnitt parallel zur Längsachse des Schafts verläuft, und im Übergangsabschnitt zumindest teilweise in einem Winkel zur Längsachse des Schafts verläuft. Das Verbindungselement hat dabei einen im Prinzip „Z“-förmigen Verlauf, wobei der Übergangsabschnitt eine axiale Verschiebung der proximalen und distalen Abschnitte zueinander ermöglicht.
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Das Videoendoskop nach der Erfindung zeichnet sich zudem dadurch aus, dass ein Ringraum zwischen dem inneren und dem äußeren Schaftrohr im Bereich des Übergangsabschnitts des Verbindungselements erweitert sein. In diesem erweiterten Bereich des Ringraums kann sich der Übergangsabschnitts des Verbindungselements zum Ausgleich von Längentoleranzen unterschiedlich anordnen.
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In einer bevorzugten Ausführung eines Videoendoskops nach der Erfindung kann sich ein Durchmesser des inneren Schaftrohrs und des äußeren Schaftrohrs entlang des Schafts an wenigstens einer Stelle verändern, wobei die Durchmesseränderung des inneren Schaftrohrs gegenüber der Durchmesseränderung des äußeren Schaftrohrs in Längsrichtung des Schafts versetzt ist, so dass der Ringraum zwischen dem inneren und dem äußeren Schaftrohrs im Bereich der Durchmesseränderungen erweitert ist.
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Die Schaftrohre von Videoendoskopen weisen oftmals im proximalen Abschnitt stufenförmige Durchmesseränderungen auf, wobei sich der Durchmesser in proximaler Richtung des Schafts erweitert. Diese Durchmesseränderungen dienen in der Regel zur einfacheren Montage von in dem Schaft angeordneten Komponenten. Im Bereich solcher Durchmesseränderungen kann durch den axialen Versatz besonders einfach eine Erweiterung des Ringraums erreicht werden
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In einer Weiterbildung eines Videoendoskops gemäß der Erfindung kann im Bereich des erweiterten Ringraums ein Führungselement für das Verbindungselement angeordnet sein. Das Führungselement kann dazu dienen, das Verbindungselement bei der Montage des Videoendoskops vor Beschädigungen zu schützen.
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Dabei kann das Führungselement eine ringförmige Hülse umfassen, welche über das innere Schaftrohr und das Verbindungselement geführt ist. Die Hülse kann eine innen liegende Nut aufweisen, welche das Verbindungselement seitlich führt.
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In einer weiteren Ausführungsform eines Videoendoskops nach der Erfindung kann das Führungselement aus einem elektrisch isolierenden Material bestehen oder ein solches umfassen. Dadurch kann das Verbindungselement im Übergangsabschnitt wirksam gegenüber dem äußeren Schaftrohr isoliert werden.
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Das Verbindungselement kann vorzugsweise im Bereich des proximalen und/oder distalen Abschnitts auf dem inneren Schaftrohr fixiert sein. Besonders bevorzugt kann das Verbindungselement mittels eines oder mehrerer elektrisch isolierender Schrumpfschläuche auf dem inneren Schaftrohr fixiert sein. Solche Schrumpfschläuche dienen ebenfalls der elektrischen Isolierung des Verbindungselements gegenüber dem äußeren Schaftrohr.
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Weiter bevorzugt kann bei einem Videoendoskop gemäß einer Ausführung der Erfindung das Führungselement einen ersten Schrumpfschlauch übergreifen, welcher den distalen Abschnitt des Verbindungselements fixiert, und ein zweiter Schrumpfschlauch, welcher den proximalen Abschnitt des Verbindungselements fixiert, kann das Führungselement übergreifen.
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Das Verbindungselement kann Steuer- und/oder Versorgungsleitungen einer Heizeinrichtung für ein distales Fenster des Endoskops umfassen.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand einiger exemplarischer Darstellungen näher erläutert. Dabei sollen die in den Figuren dargestellten Ausführungsformen lediglich zum besseren Verständnis der Erfindung beitragen, ohne diese einzuschränken.
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Es zeigen:
- 1: ein Videoendoskop,
- 2: den Schaft eines Videoendoskops in einer Schnittdarstellung,
- 3a, 3b: eine Hülse,
- 4: eine Heizeinrichtung mit Verbindungselement.
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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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2 zeigt den Schaft 2 des Endoskops 1 in einer prinzipiellen Schnittdarstellung, wobei Komponenten des Endoskops, welche für das Verständnis der Erfindung nicht wesentlich sind, zur besseren Übersicht nicht dargestellt sind.
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Der Schaft 2 umfasst ein inneres Schaftrohr 10 sowie ein äußeres Schaftrohr 11. In einem Ringraum zwischen dem inneren Schaftrohr 10 und dem äußeren Schaftrohr 11 ist ein elektrisches Verbindungselement 12 angeordnet, bei dem es sich um eine flexible Leiterplatte mit nicht dargestellten Leiterbahnen handelt.
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Im dargestellten Beispiel umfasst das Verbindungselement 12 Steuer- und/oder Versorgungsleitungen einer Heizeinrichtung 15 für ein Fenster 16, welches das innere Schaftrohr 10 distal abschließt. Die Heizeinrichtung 15 ist als eine Heizfolie ausgeführt, welche um das distale Ende des inneren Schaftrohrs 10 gelegt ist. Die Heizfolie ist dabei einstückig mit dem Verbindungselement 12 ausgeführt.
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Am proximalen Ende weist das Verbindungselement 12 einen Kontaktierungsbereich 20 auf. Der Kontaktierungsbereich 20 weist nicht dargestellte Lötpads auf, um das Verbindungselement mit einer ebenfalls nicht dargestellten Versorgungsschaltung der Heizeinrichtung 15 zu verbinden.
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Zur Fixierung des Verbindungselements 12 auf dem inneren Schaftrohr 10 sowie zur elektrischen Isolierung des Verbindungselements 12 gegenüber dem äußeren Schaftrohr 11 sind das Verbindungselement 12 und das innere Schaftrohr 10 im distalen Bereich von einem Schrumpfschlauch 25 und im proximalen Bereich von einem Schrumpfschlauch 26 umhüllt. Die Schrumpfschläuche 25, 26 bestehen aus elektrisch isolierendem Material.
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Sowohl die Positionierung der Heizeinrichtung 15 auf dem inneren Schaftrohr 10 als auch die Länge der Schaftrohre 10, 11 und des Verbindungselements 12 sind fertigungsbedingten Toleranzen unterworfen. Um trotzdem eine genaue Positionierung des Anschlussbereichs 20 und somit eine problemlose Kontaktierung zu ermöglichen, ist das Verbindungselement 12 in einem Übergangsabschnitt 30, welcher zwischen einem distalen Abschnitt 31 und einem proximalen Abschnitt 32 des Verbindungselements 12 vorgesehen ist, in einem Winkel zu einer Längsachse des Schafts 2 verlegt. Durch leichte Anpassung des Verlaufs des Verbindungselements 12 in dem Übergangsabschnitt 30 können Längen- und Lagetoleranzen des Systems ausgeglichen werden.
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Um ausreichend Platz für unterschiedlichen Verläufe des Verbindungselements 12 zu bieten ist der Ringraum zwischen dem inneren Schaftrohr 10 und dem äußeren Schaftrohr 11 im Bereich des Übergangsabschnitts 30 erweitert. Dazu sind Durchmesseränderungen 33, 34 des inneren Schaftrohrs 10 und des äußeren Schaftrohrs 11 axial gegeneinander versetzt.
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Um eine Beschädigung des Verbindungselements 12 bei der Montage des Schafts 2 zu vermeiden ist im Bereich der Übergangsabschnitts 30 ein Führungselement für das Verbindungselement 12 vorgesehen. Das Führungselement umfasst eine ringförmige Hülse 35, welche über das innere Schaftrohr 10 und das Verbindungselement 12 geschoben ist. Die Hülse 35 weist eine innen liegende Nut 36 auf, welche das Verbindungselement 12 seitlich führt. Die Hülse 35 besteht aus elektrisch isolierendem Material, beispielsweise PEEK.
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Die Hülse 35 übergreift den Schrumpfschlauch 25. Gleichzeitig übergreift der Schrumpfschlauch 26 die Hülse 35. Dadurch ist das Verbindungselement 12 auf seiner gesamten Länge gegenüber dem äußeren Schaftrohr 11 elektrisch isoliert.
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Die Hülse 35 ist in den 3a, 3b näher dargestellt. Die innen liegende Nut 36 ist geringfügig breiter ausgeführt als das in den 3a, 3b nicht dargestellte Verbindungselement, so dass dieses in der Nut 36 seitlich geführt ist. Dabei kann das Verbindungselement in der Nut 36 unterschiedliche Verlaufsformen annehmen, so dass Lage- und Längentoleranzen der einzelnen Komponenten ausgeglichen werden können.
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Am distalen Ende der Nut 36 ist eine Ausnehmung 37 vorgesehen, durch welche das Verbindungselement 12 nach außen geführt werden kann.
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In den 3a, 3b ist die Hülse 35 mit einem zylindrischen Querschnitt dargestellt. Abweichend davon kann die Hülse 35 auch ganz oder abschnittsweise konisch ausgeführt sein.
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In 4 ist die Heizeinrichtung 15 mit dem Verbindungselement 12 in einer Abwicklung dargestellt. Die Heizeinrichtung 15 und das Verbindungselement 12 bestehen aus einer einstückigen Folie 40 eines Trägermaterials, beispielsweise Polyimid, auf welcher Leiterbahnen 41, 42, 43, 44 aufgebracht sind.
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Im Bereich des Heizelements 15 sind die Leiterbahnen 41, 42 mit einem Heizwiderstand 45 verbunden. Der Aufbau des Heizwiderstands 45 ist nicht dargestellt, er kann beispielsweise als mäanderförmig verlaufende Leiterbahn ausgeführt sein. Die Leiterbahnen 43, 44 sind mit einem Temperatursensor 46 verbunden, welcher für die Regelung der Heizeinrichtung benötigt wird. Der Temperatursensor 46 kann einen oder mehrere Thermistoren umfassen.
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Im Fall von mehreren Thermistoren können diese in einer Brückenschaltung verschaltet sein, hierzu können mehr als zwei Leiterbahnen für den Temperatursensor vorgesehen sein.
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Im proximalen Bereich mündet das Verbindungselement 12 in den Anschlussbereich 20, Hier enden die Leiterbahnen 41, 42, 43, 44 in Lötpads 51, 52, 53, 54, welche mit einer nicht dargestellten Steuerschaltung verbunden werden können.
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Das oben beschriebene Endoskop ist nur eine mögliche Ausführungsform der Erfindung, andere Ausführungen sind ebenfalls möglich. So kann ein Endoskopschaft mehr als zwei Schaftrohre aufweisen, welche ineinander angeordnet sind. Dabei sind die Schaftrohre, zwischen denen sich das Verbindungselement befindet, als inneres bzw. äußeres Schaftrohr im Sinne der Erfindung zu verstehen, auch wenn weitere äußere bzw. innere Schaftrohre vorhanden sind.
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Anstelle des inneren Schaftrohrs kann auch ein anderes Schaftrohr, z.B. das äußere Schaftrohr, durch ein Fenster verschlossen sein.
