DE102020123626A1

DE102020123626A1 - Steckersystem für ein Videoendoskop und Videoendoskop

Info

Publication number: DE102020123626A1
Application number: DE102020123626.3A
Authority: DE
Inventors: Alrun Thümen; Sebastian Jungbauer; Sebastian Berkner
Original assignee: Olympus Winter and Ibe GmbH
Current assignee: Olympus Winter and Ibe GmbH
Priority date: 2020-09-10
Filing date: 2020-09-10
Publication date: 2022-03-10
Anticipated expiration: 2040-09-11
Also published as: DE102020123626B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Steckersystem (30) für ein Videoendoskop (10) zur Vermittlung einer lösbaren Durchkontaktierung einer Mehrzahl von elektrischen Leitungen (20) von einer distalen Spitze des Videoendoskops (10) zu einer proximal in einem Handteil (14) des Videoendoskops (10) angeordneten elektronischen Steuereinheit (16), umfassend einen Stecker (40) und eine Buchse (60), sowie ein Videoendoskop (10) mit einem entsprechenden Steckersystem (30).Der Stecker (40) und die Buchse (60) sind als Körper (42, 62) mit rotationssymmetrischer Grundform ausgebildet. Sie weisen Kontaktflächen (44, 64) auf, in denen Kontaktierungselemente (100, 102) für die zu kontaktierenden elektrischen Leitungen (20) angeordnet sind, die zueinander passend in Anordnungen (50A, 50B, 70A, 70B) angeordnet sind, so dass beim Verbinden des Steckers (40) mit der Buchse (60) die Kontaktierungselemente (100, 102) der ersten Anordnung (50A) mit den Kontaktierungselementen (100, 102) der zweiten Anordnung (70A) elektrische Durchkontaktierungen erzeugen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Steckersystem für ein Videoendoskop zur Vermittlung einer lösbaren Durchkontaktierung einer Mehrzahl von elektrischen Leitungen von einer distalen Spitze des Videoendoskops zu einer proximal in einem Handteil des Videoendoskops angeordneten elektronischen Steuereinheit sowie ein Videoendoskop mit einem entsprechenden Steckersystem.
Moderne Videoendoskope, die bei medizinischen Untersuchungen eingesetzt werden, verfügen häufig über Bildsensoren, die an der distalen Spitze des Endoskopschafts angeordnet sind, sogenannte „Chip-on-the-Tip“-Videoendoskope. Solche Videoendoskop enthalten häufig eine sogenannte „Kabel-komplett“-Baugruppe, in der zum einen die, üblicherweise koaxialen, elektrischen Leitungen eines Kabels umfasst sind, das zu dem Bildsensor oder den Bildsensoren an der Spitze führt, und einen sogenannten CCU-Plug als elektronische Steuereinheit, der eine mit Vergussmasse eingekapselte Platine mit Elektronik zur Steuerung und zur Weiterleitung der Bilddaten umfasst. Die Platine mit den elektronischen Komponenten ist in zwei verschiedene Vergussmassen eingekapselt, um die empfindliche Elektronik zu schützen.
Der CCU-Plug ist das teuerste Bauteil der Baugruppe. Es ist sehr aufwendig, diesen im Servicefall zu tauschen. Hierzu müssen die Vergussmassen heruntergearbeitet werden, ohne die Platine zu beschädigen. Alle Litzen müssen abgelötet und nachgesetzt werden. Die Ferrule, die den Plug abschließt, muss neu gesetzt werden und anschließend müssen alle Litzen wieder verlötet werden und der Plug neu vergossen werden. Das Risiko, etwas zu beschädigen, ist bei jedem dieser Nacharbeitsschritte hoch. Auch erfordert der Vorgang viel Arbeitszeit, so dass es mitunter unwirtschaftlich ist, den teuren Plug zu retten. Dieser wird daher häufig unter hohen Kosten ausgetauscht. Auch der Tausch eines CCU-Plugs beinhaltet mehrere zeitintensive Arbeitsschritte, wie das Entfernen der Vergussmassen, das ablösen und wieder Anlöten der Litzen, sowie die Neukonfektionierung der Kabel.
Demgegenüber liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, den Service eines entsprechenden Videoendoskops zu vereinfachen und effizienter zu machen.
Diese Aufgabe wird durch ein Steckersystem für ein Videoendoskop zur Vermittlung einer lösbaren Durchkontaktierung einer Mehrzahl von elektrischen Leitungen von einer distalen Spitze des Videoendoskops zu einer proximal in einem Handteil des Videoendoskops angeordneten elektronischen Steuereinheit gelöst, das einen Stecker und eine Buchse umfasst, wobei der Stecker als Körper mit einer rotationssymmetrischen Grundform ausgebildet ist, der entlang einer Symmetrieachse der Grundform eine Steckerkontaktfläche, eine der Steckerkontaktfläche gegenüberliegende Steckerrückseite und wenigstens eine Durchgangsöffnung zur Durchführung der elektrischen Leitungen von der Steckerrückseite zur Steckerkontaktfläche aufweist, wobei in der Steckerkontaktfläche Kontaktierungselemente für die durch die wenigstens eine Durchgangsöffnung des Körpers des Steckers durchgeführten elektrischen Leitungen in einer ersten Anordnung angeordnet sind, wobei die Buchse als Körper mit einer rotationssymmetrischen Grundform ausgebildet ist, der entlang einer Symmetrieachse der Grundform, die im zusammengesetzten Zustand von Stecker und Buchse mit der Symmetrieachse der Grundform des Körpers des Steckers zusammenfällt, eine zur Steckerkontaktfläche passend geformte Buchsenkontaktfläche, eine der Buchsenkontaktfläche gegenüberliegende Buchsenrückseite und wenigstens eine Durchgangsöffnung zur Durchführung der elektrischen Leitungen von der Buchsenrückseite zur Buchsenkontaktfläche aufweist, wobei in der Buchsenkontaktfläche Kontaktierungselemente für die durch die wenigstens eine Durchgangsöffnung des Körpers der Buchse durchgeführten elektrischen Leitungen in einer zweiten Anordnung angeordnet sind, die so zur ersten Anordnung von Kontaktierungselementen in der Steckerkontaktfläche passend angeordnet sind, dass beim Verbinden des Steckers mit der Buchse die Kontaktierungselemente der ersten Anordnung mit den Kontaktierungselementen der zweiten Anordnung elektrische Durchkontaktierungen erzeugen.
Dadurch, dass in die bisherige „Kabel-komplett“-Baugruppe ein Steckersystem mit einem Stecker und einer Buchse entsprechend der vorliegenden Erfindung eingefügt wird, kann der CCU-Plug, also die im Videoendoskop enthaltene verkapselte elektronische Steuereinheit, im Servicefall als eigenes Modul entnommen werden, ohne dass die elektrischen Leitungen bzw. Litzen des Kabels vom Plug entfernt werden müssen. Es reicht aus, den Steckkontakt des Steckersystems im Handteil des Videoendoskops zu lösen, und der Plug kann aus dem Videoendoskop entnommen werden, während die weiteren Leitungen und elektronischen Bauteile im Videoendoskop verbleiben können. Bei den elektrischen Leitungen handelt es sich üblicherweise um Koaxialleitungen.
Um den CCU-Plug als Modul der „Kabel-komplett“-Baugruppe handhaben zu können, wird eine Steckverbindung mit einem erfindungsgemäßen Steckersystem innerhalb des Handteils des Videoendoskops benötigt. Der CCU-Plug wird dann an das Kabel angesteckt und mit dem Gehäuse des Handteils verschlossen. Es ist günstig, für jedes Kabel eine entsprechende Steckverbindung mit Stecker und Buchse des erfindungsgemäßen Steckersystem vorzusehen, damit das Gehäuse des Handteils über die Kabelverbindungen hinweggeschoben werden kann. Die einzelnen Stecker und Buchsen bleiben dadurch vergleichsweise simpel und einfach zu bestücken. Alternativ können aber auch verschiedene Kabel in einem gemeinsamen Steckersystem durchkontaktiert werden, das entsprechend größer dimensioniert ist. Der modulare Aufbau gestattet dem Service eine sehr viel schnellere Reparatur. So lange der CCU-Plug nicht defekt ist, kann dieser immer beim Kunden verbleiben. In der Fertigung würde die Erstellung des Moduls auf Lager erfolgen, wäre also nicht zeitkritisch, und bei dem Aufbau der vollständigen Baugruppe muss nur noch das Modul eingesteckt werden. Dadurch ergibt sich eine kürzere Endmontage der „Kabel-komplett“-Baugruppe.
Der Stecker und die Buchse des Steckersystems weisen eine für die ohnehin im Wesentlichen zylindrische Form des Videoendoskops günstige rotationssymmetrische Form auf.
In einer Weiterbildung weist die Steckerkontaktfläche eine dritte Anordnung von Kontaktierungselementen für Abschirmungsgeflechte der elektrischen Leiter und die Buchsenkontaktfläche eine vierte Anordnung von Kontaktierungselementen für Masseabschirmungen der elektrischen Leiter auf, die so zur dritten Anordnung von Kontaktierungselementen in der Steckerkontaktfläche passend angeordnet sind, dass beim Verbinden des Steckers mit der Buchse die Kontaktierungselemente der dritten Anordnung mit den Kontaktierungselementen der vierten Anordnung elektrische Durchkontaktierungen erzeugen. Auf diese Weise werden auch die Abschirmungsgeflechte bzw. Masseleiter miteinander verbunden.
Die Anordnungen können spezifische Muster aufweisen, die ausgelegt sind, dass nur in einer einzigen korrekten Orientierung von Stecker und Buchse zueinander tatsächlich elektrische Durchkontaktierungen hergestellt werden. In einer besonders einfachen Ausführungsform sind die erste Anordnung und die zweite Anordnung jeweils ringförmig und um die jeweiligen Symmetrieachsen der Grundformen der Körper des Steckers und der Buchse zentriert, und/oder sind die dritte Anordnung und die vierte Anordnung jeweils ringförmig und um die jeweiligen Symmetrieachsen der Grundformen der Körper des Steckers und der Buchse zentriert, wobei insbesondere die erste Anordnung und die dritte Anordnung in der Steckerkontaktfläche konzentrisch sind und die zweite Anordnung und die vierte Anordnung in der Buchsenkontaktfläche konzentrisch sind. Dies erleichtert auch die Konfektionierung der elektrischen Leitungen und die Bestückung des Steckers und der Buchse.
Die durch die Durchgangsöffnungen der Körper des Steckers und der Buchse jeweils durchgeführten elektrischen Leitungen sind in Ausführungsformen entlang der Steckerkontaktfläche bzw. der Buchsenkontaktfläche radial nach außen zu ihren jeweiligen Kontaktierungselementen geführt.
In einer Ausführungsform weist die Steckerkontaktfläche einen kegelstumpfförmigen Abschnitt und die Buchsenkontaktfläche einen invers kegelstumpfförmigen Abschnitt auf. Der kegelstumpfförmige Abschnitt und der invers kegelstumpfförmige Abschnitt sind aufeinander angepasst und sorgen für eine größere Kontaktfläche auf den beiden Seiten, über die die Kontaktierungselemente verteilt sind. Dies erleichtert auch das Bestücken des Steckers und der Buchse mit den elektrischen Leitungen und den Kontaktierungselementen. Im Falle einer Reparatur lässt sich ein derart ausgestalteter Stecker bzw. eine solche Buchse schnell und sicher neu bestücken.
Der kegelstumpfförmige Abschnitt des Steckers weist in einer Ausführungsform an seiner Spitze einen zylindrisch geformten Abschnitt auf, auf den eine ringförmige Fixierung für die elektrischen Leitungen aufsteckbar oder aufgesteckt ist oder der eine ringförmige Fixierung mit Durchgangsöffnungen für elektrische Leitungen aufweist. Die ringförmige Fixierung garantiert eine platzsparende Verlegung der elektrischen Leitungen, die um einen Winkel von deutlich größer als 90° zurückgebogen werden müssen, um von der zentralen Spitze des Steckers zur kegelstumpfförmigen Steckerkontaktfläche zu gelangen. Die ringförmige Fixierung kann auch als Zentrierelement mit einem entsprechenden Element der Buchse zusammenwirken, um eine korrekte Ausrichtung von Stecker und Buchse zueinander zu gewährleisten.
In Ausführungsformen ist oder sind ein Kontaktierungselement, mehrere Kontaktierungselemente oder alle Kontaktierungselemente als Lötstelle oder Lötstellen ausgebildet, die sich über die elektrischen Leiter erhebt oder erheben und/oder ein Kontaktierungselement, mehrere Kontakierungselemente oder alle Kontaktierungselemente ist oder sind als Steckklemmkontakt(e) oder als Schneidklemmkontakt(e) ausgebildet. Lötstellen können so erzeugt werden, dass sie über den eigentlichen elektrischen Leiter hinausragen und somit Tropfen bilden, die einander berühren, wenn Stecker und Buchse ineinander gesteckt werden.
Weniger Aufwand ist mit der Verwendung von Steckklemmkontakten und Schneidklemmkontakten verbunden. Sie erleichtern auch den Austausch von elektrischen Leitern oder Kontaktierungselementen. Steckklemmkontakte sind vor allem für die Seelen der elektrischen Leitungen geeignet, also die zentralen Signalleiter, die abisoliert und in entsprechende Aufnahmen der Steckklemmkontakte eingesteckt werden. Schneidklemmkontakte haben eine oder mehrere U-förmige Schneiden, die sich durch die Isolierung der elektrischen Leitungen schneiden und die so bemessen sind, dass sie ein Abschirmungsgeflecht des jeweiligen elektrischen Leiters kontaktieren, jedoch nicht bis zum Signalleiter im Zentrum durchdringen, der wiederum durch eine Isolierung von dem Abschirmungsgeflecht getrennt ist.
Vorzugsweise weisen die Steckerkontaktfläche und/oder die Buchsenkontaktfläche Aufnahmen für die Kontaktierungselemente auf, die zur form- und/oder kraftschlüssigen Halterung der Kontaktierungselemente ausgebildet sind. Mit dieser Maßnahme lassen sich die Kontaktierungselemente in die Steckerkontaktfläche bzw. Buchsenkontaktfläche einrasten, ohne sie dort stoffschlüssig anbringen zu müssen. Dies erleichtert den Austausch.
In einer Ausführungsform weist wenigstens ein als Steckklemmkontakt ausgebildetes Kontaktierungselement eine zylindrische oder hohlzylindrische Form auf, das eine Durchgangsöffnung für eine elektrische Leitung aufweist, die den kreisförmigen Querschnitt der Form als Sehne durchstößt, so dass ein Ende einer elektrischen Leitung durch die Durchgangsöffnung hindurch steckbar und durch eine Drehung des Kontaktierungselements um seine Zylinderachse in der Aufnahme fixierbar ist.
Um die korrekte Durchkontaktierung des Steckersystems zu gewährleisten, weisen der Stecker und die Buchse jeweils einen Teil einer Orientierungsstruktur auf, die eine Kontaktierung von Stecker und Buchse in einer korrekten Orientierung zueinander bewirken, insbesondere eine komplementäre Nut-und-Feder-Strukturierung.
In Ausführungsformen ist eine Überwurfmutter umfasst, mittels der der Stecker mit der Buchse verschraubbar oder verschraubt ist. Dies sichert einerseits das Steckersystem vor einem ungewollten Lösen. Das Einschrauben der Überwurfmutter drückt dann die einander gegenüberliegenden Kontaktierungselemente zusätzlich aufeinander und stellt so den elektrischen Kontakt her.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird auch durch ein Videoendoskop mit einem oder mehreren distal angeordneten Bildsensoren und einer proximal angeordneten elektronischen Steuereinheit sowie einem zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen Steckersystem zur Vermittlung einer lösbaren Durchkontaktierung einer Mehrzahl von elektrischen Leitungen von der distalen Spitze des Videoendoskops zu der elektronischen Steuereinheit gelöst. Das Videoendoskop verwirklicht damit die gleichen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile wie das erfindungsgemäße Steckersystem.
In Ausführungsformen eines Videoendoskops nach der Erfindung sind weitere erfindungsgemäße Steckersysteme umfasst zur lösbaren Durchkontaktierung weiterer elektrischer Leitungen, insbesondere eines RMS-Kabels oder eines Heater-Kabels.
Weitere Merkmale der Erfindung werden aus der Beschreibung erfindungsgemäßer Ausführungsformen zusammen mit den Ansprüchen und den beigefügten Zeichnungen ersichtlich. Erfindungsgemäße Ausführungsformen können einzelne Merkmale oder eine Kombination mehrerer Merkmale erfüllen.
Im Rahmen der Erfindung sind Merkmale, die mit „insbesondere“ oder „vorzugsweise“ gekennzeichnet sind, als fakultative Merkmale zu verstehen.
Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, wobei bezüglich aller im Text nicht näher erläuterten erfindungsgemäßen Einzelheiten ausdrücklich auf die Zeichnungen verwiesen wird. Es zeigen:

1 eine schematische Querschnittsdarstellung durch das Handteil eines Videoendoskops nach dem Stand der Technik,
2 eine schematische Querschnittsdarstellung durch das Handteil eines erfindungsgemäßen Videoendoskops,
3 eine schematische Perspektivansicht eines erfindungsgemäßen Steckersystems,
4 eine schematische Perspektivansicht eines erfindungsgemäßen Steckers,
5 eine schematische Perspektivansicht einer erfindungsgemäßen Buchse,
6 eine schematische Querschnittsdarstellung durch ein erfindungsgemäßes Steckersystem,
7 eine Ausschnittsvergrößerung aus 6,
8 eine schematische Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Steckers,
9 eine perspektivische Detailansicht einer Anordnung von Klem m kontaktelementen,
10 eine perspektivische Detailansicht einer Anordnung von Schneidklemmkontakten,
11 eine schematische Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Buchse,
12 eine Perspektivansicht der Buchse aus 11 und
13 eine weitere Perspektivansicht der Buchse aus 11.

In den Zeichnungen sind jeweils gleiche oder gleichartige Elemente und/oder Teile mit denselben Bezugsziffern versehen, so dass von einer erneuten Vorstellung jeweils abgesehen wird.
1 ist eine schematische Querschnittsdarstellung durch das Handteil 14 eines Videoendoskops 10 nach dem Stand der Technik, welches nach rechts in den starren Schaft 12 übergeht, an dessen distaler, nicht dargestellter Spitze eine Videogruppe aus Linsen und Bildsensoren angeordnet ist. Das Videoendoskop 10 kann einen Geradeausblick oder einen starren oder schwenkbaren Seitwärtsblick haben. Die Steuersignale zum Bildsensor und die Bildsignale des Bildsensors werden über ein Kabel 18, in dem eine Mehrzahl von elektrischen Signalleitungen gebündelt ist, von und zu einer elektronischen Steuereinheit 16, beispielsweise ein sog. CCU-Plug, geleitet, die im proximalen Teil des Handteils 14 angeordnet ist. Ein weiteres Kabel 18' ist beispielsweise ein Heater-Kabel, welches ein an der distalen Spitze des Schafts 12 angeordnetes Heizelement mit Strom versorgt, welches ein Beschlagen des Lichteintrittsfensters an der distalen Schaftspitze verhindert.
Die elektronische Steuereinheit 16 umfasst eine in Vergussmassen eingekapselte Platine mit elektronischen Steuer- und Signalverarbeitungskomponenten. Auch die Anschlüsse der elektrischen Leitungen des Kabels 18 an der Platine sind in die Vergussmassen mit eingekapselt. Die elektronische Steuereinheit 16 wird durch eine Ferrule 22 abgeschlossen, eine Art Zwinge oder Ring, die für eine mechanische Entlastung des aus der verkapselten elektronischen Steuereinheit austretenden Kabels 18 sorgt. Für eine weitere Abdichtung und Zugentlastung sorgt eine Dichtung 24 (im Fachjargon „gasket“ genannt), die in einer Dichtungshalterung 26 gelagert ist, die ein Zurückrutschen des Kabels 18 bei Zug nach proximal verhindert. Die Ferrule 22 und die Dichtung 24 sorgen auch für eine elektromagnetische Abschirmung.
In dem Videoendoskop 10 gemäß 1 bilden die eingekapselte elektronische Steuereinheit 16, die Ferrule 22, die Dichtung 24 und das Kabel 18 bis zu den distalen Sensoren eine sogenannte „Kabelkomplett“-Baugruppe, die entweder als Ganzes aus dem Endoskop entnommen werden kann, oder die es erforderlich macht, das Kabel 18 von der elektronischen Steuereinheit 16 aufwendig zu entfernen. Dabei kann die elektronische Steuereinheit 16 beschädigt werden.
In 2 ist eine schematische Querschnittsdarstellung durch das Handteil eines erfindungsgemäßen Videoendoskops 10 dargestellt.
Der Unterschied zu dem Videoendoskop 10 der 1 besteht darin, dass das Kabel 18 zwischen der Ferrule 22 und der Dichtung 24 durch ein erfindungsgemäßes Steckersystem 30 mit einem Stecker 40 und einer Buchse 60 unterbrochen ist, die eine lösbare Durchkontaktierung der elektrischen Leitungen im Kabel 18 ermöglichen. Dieses ermöglicht es, die elektronische Steuereinheit 16 als eigenes Modul aus dem Handteil 14 des Videoendoskops 10 zu entnehmen. Weitere Steckersysteme 30 können auch für andere Kabel, wie das Heater-Kabel oder das RMS-Kabel, eingesetzt werden. Das erfindungsgemäße Steckersystem hat im Innenraum des Handteils 14 Platz, so dass das Videoendoskop 10 in seinen übrigen Bestandteilen gegenüber dem Videoendoskop 10 aus 1 nicht geändert werden muss.
Die 3 stellt perspektivisch das Steckersystem 30 schematisch dar. In das Steckersystem 30 tritt das Kabel 18 auf der Seite der Steckerrückseite 46 des Steckers 40 ein und tritt auf der anderen Seite aus der Buchse 60 wieder aus. Die Buchse 60 weist einen Mantel 63 auf, in den der Stecker 40 eingesteckt ist. Ein Gehäuseteil 80 schützt den rückwärtigen Teil der Buchse 60. Dieses Gehäuseteil dient als Schutzkappe und kann beispielsweise aus Silikon gefertigt sein.
Der Stecker 40 und die Buchse 60 sind in den 4 und 5 aus verschiedenen Perspektiven näher dargestellt. Der Stecker 40 in 4 hat einen Körper 42 mit einer rotationssymmetrischen Grundform, der beispielsweise aus PEEK gefertigt ist, und der an seiner Außenseite zwischen der Steckerrückseite 46 und einem vorderen Teil eine kegelstumpfförmige Steckerkontaktfläche 44 aufweist. Die Symmetrieachse des rotationssymmetrischen Grundkörpers 42 verläuft in diesem Ausführungsbeispiel fluchtend mit dem Kabel 18. Auch die zentrale Durchgangsöffnung, die in der Darstellung der 4 verdeckt ist, verläuft entlang der Symmetrieachse.
Die einzelnen elektrischen Leitungen 20, die in dem Kabel 18, das in die Rückseite eintritt, zusammengefasst sind, werden an der Spitze durch eine zentrale Durchgangsöffnung herausgeführt und radial in verschiedene Richtungen ausgebreitet, umgebogen und an der Außenseite des Körpers 42 entlang zur Steckerkontaktfläche 44 geführt. Dabei werden sie an der Spitze durch einen Ring 56 gesichert, der entweder übergesteckt sein kann, oder Teil des Körpers 42 des Steckers 40 ist und Durchgangsöffnungen 48' für die elektrischen Leitungen 20 aufweist.
Entlang dem Umfang des kegelstumpfförmigen Abschnitts 44A der Steckerkontaktfläche 44 sind zwei ringförmige Anordnungen von Kontaktierungselementen untergebracht. Eine erste ringförmige Anordnung 50A umfasst für jede elektrische Leitung 20 einen zylindrischen Steckklemmkontakt 100 aus beispielsweise Blech, der die Seele, d. h. den zentralen Signalleiter, der elektrischen Leitung 20 aufnimmt und für diesen eine Kontaktstelle darstellt. An der Stelle, wo die elektrischen Leitungen 20 auf die Steckklemmkontakte 100 treffen, ist der Signalleiter der elektrischen Leitung 20 jeweils abisoliert. Weiter zur Spitze des Steckers 40 angeordnet ist eine weitere Anordnung 50B vorhanden, in der eine gleich große Anzahl von Schneidklemmkontakten 102, ebenfalls beispielsweise aus Blech, auf die noch voll ummantelten Leitungen 20 gesteckt ist. Auch die Schneidklemmkontakte 102 sind zylindrisch ausgeführt, jedoch mit einer U-förmigen Aussparung als Schneidkante, die so dimensioniert ist, dass beim Eindrücken der Schneidklemmkontakte 102 diese das Abschirmungsgewebe der elektrischen Leitungen 20 kontaktieren, jedoch nicht bis zum zentralen Signalleiter eindringen.
In 5 ist die zum Stecker 40 passende Buchse 60 perspektivisch so dargestellt, dass in sie hineingeschaut wird. Der invers kegelstumpfförmige Abschnitt 64A der Buchsenkontaktfläche 64 weist zwei Anordnungen 70A und 70B von ringförmig angeordneten Steckklemmkontakten 100 und Schneidklemmkontakten 102 als Kontaktierungselemente auf, die passend zu den Anordnungen 50A und 50B der Kontaktierungselemente im Stecker 40 angeordnet sind. Die Außenseite der Buchse 60 bildet im vorderen Teil einen Mantel 63, der den gesamten Stecker 40 aufnimmt und eine Buchsenrückseite 66 darstellt. Um die Buchse 60 mit den Leitungen 20 des Kabels 18 bestücken zu können, ist der Körper 62 an seiner Rückseite 66' mit einem Gehäuseteil 80 abgedeckt, der über das Kabel 18 nach hinten verschoben werden kann und dadurch den Bereich, in dem die Leitungen 20 aus dem Kabel 18 heraustreten, freigibt. Der zentrale Teil sowohl des Körpers 62 als auch des Gehäuseteils 80 ist hohl und bildet eine Durchgangsöffnung 68 für die elektrischen Leitungen 20. Ein ringförmiger Teil des Körpers 62, der weitere Durchgangsöffnungen 68' für die elektrischen Leitungen 20 hat, ist mit seiner Innenfläche passend zu dem Ring 56 ausgebildet, so dass der Ring 56 beim Einstecken des Steckers 40 in die Buchse 60 in einen Passsitz gelangt, was zur mechanischen Stabilität des Steckersystems 30 beiträgt.
Ein Querschnitt durch das Steckersystem 30 ist in 6 gezeigt. Der Stecker 40 ist in die Buchse 60 eingesteckt und wird formschlüssig und kraftschlüssig durch den Mantel 63 der Buchse 60 gehalten und durch einen Haltering 63A am proximalen Ende des Mantels 63 davor gesichert, aus dem Mantel 63 wieder herauszurutschen. Durch den Körper 42 des Steckers 40 verläuft das Kabel 18 in einer zentralen Durchgangsöffnung 48. Nahe dem distalen Ende des Steckers 40 treten aus der Umhüllung des Kabels 18 die elektrischen Leitungen 20 aus. Diese werden um 180° zurückgebogen und entlang der Außenseite des Körpers 42 des Steckers durch Durchgangsöffnungen 48' in einem distalen Ring 56 am zylindrischen Teil 45 des Körpers 42 zum kegelstumpfförmigen Abschnitt 44A der Steckerkontaktfläche 44 geführt. Entlang der Steckerkontaktfläche 44 sind zwei Anordnungen 50A und 50B von Kontaktierungselementen vorhanden, die im Fall der Anordnung 50A als Steckklemmkontakte und in der Anordnung 50B als Schneidklemmkontakte ausgebildet sind, wie in 7 noch deutlicher zu sehen sein wird.
Die in 6 gezeigte Buchse 60 umfasst in der vorliegenden Ausführungsform ein distales Gehäuseteil 80, in dessen zentraler Durchgangsöffnung 68 der distale Teil des Kabels 18 eintritt. Die aus dem Kabel 18 austretenden elektrischen Leitungen 20 werden gespreizt und durch am Körper 62 der Buchse 60 umfänglich verteilte Durchgangsöffnungen 68' geführt, welche parallel und konzentrisch zu den Durchgangsöffnungen 48' in dem Ring 56 des Körpers 42 des Steckers 40 angeordnet sind. Die Durchgangsöffnungen 68' verlaufen durch einen Ring 67 am distalen Ende des Körpers 62 der Buchse 60. Dieser Ring 67 bildet eine innere Umfangsfläche, die als Auflagefläche für die äußere Oberfläche des Rings 56 des Körpers 42 des Steckers 40 ausgebildet ist und einen form- und gegebenenfalls kraftschlüssigen Sitz des Steckers 40 in der Buchse 60 gewährleistet. Nach dem Austritt aus den Durchgangsöffnungen 68' werden die elektrischen Leitungen 20 nach proximal weiter entlang der Buchsenkontaktfläche 64 an dessen invers kegelstumpfförmigen Abschnitt 64A geführt, im Wesentlichen parallel zu den elektrischen Leitungen 20 am Stecker 40. Die elektrischen Leitungen 20 an der Buchsenkontaktfläche werden mit Kontaktierungselementen in Form von Steckklemmkontakten und Schneidklemmkontakten kontaktiert, die in zwei Anordnungen 70A und 70B konzentrisch und hintereinander angeordnet sind.
Weitere Auflageflächen zwischen Stecker 40 und Buchse 60 ergeben sich zwischen dem Mantel 63 der Buchse 60 und der Steckerrückseite 46 und in der Nähe der Enden der Leitungen 20, wo der Körper 42 mit dem kegelstumpfförmigen Abschnitt 44A seinen größten Durchmesser aufweist. Die Verbindung zwischen dem Stecker 40 und der Buchse 60 kann auch durch eine nicht dargestellte Überwurfmutter gefestigt werden, die an der Steckerrückseite 46 angreift und auf ein nicht dargestelltes Außengewinde auf dem Gehäuseteil 80 der Buchse 60 aufgeschraubt wird.
In 7 ist ein Ausschnitt aus 6 vergrößert dargestellt, der den Endbereich der elektrischen Leitungen 20 im Bereich der kegelstumpfförmigen und invers kegelstumpfförmigen Abschnitte 44A, 64A des Steckers 40 und der Buchse 60 umfasst. Es ist in dieser Vergrößerung zu erkennen, dass die elektrischen Leitungen 20 jeweils einen zentralen Signalleiter, eine sogenannte Seele 20A, aufweisen, der von einem Abschirmungsgeflecht 20B umschlossen ist, getrennt durch einen inneren Mantel 20D. Das Abschirmungsgeflecht 20B ist seinerseits von einem äußeren Mantel 20C ummantelt. Am Ort der Anordnungen 50B und 70B sind die Leitungen 20 noch vollständig. Im Querschnitt zylindrische Streitstecker 102 sind so auf die Leitungen 20 auf der Steckerkontaktfläche 44 bzw. der Buchsenkontaktfläche 64 aufgesteckt, dass deren U-förmige Schneidkante den äußeren Mantel 20C bis zum Abschirmungsgeflecht 20B durchdringen, so dass sie das Abschirmungsgeflecht 20B kontaktieren, jedoch nicht den inneren Mantel 20D bis zur zentralen Seele 20A durchschneiden.
An ihren Enden sind die elektrischen Leiter 20 vollständig abisoliert, so dass der zentrale Signalleiter, die Seele 20A, freigelegt ist, die in einer Öffnung 104 eines Steckklemmkontakts 100 aufgenommen wird. In dem gezeigten Ausgangsbeispiel durchdringt der zentrale Signalleitung den zylindrischen Steckklemmkontakt 100 an zwei Stellen seines Umfangs in Form einer Sehne durch einen Kreis. Eine Drehung des zylindrischen Steckklemmkontakts 100 um seine Zylinderachse verbiegt den zentralen Signalleiter 20A und sichert dadurch den Sitz des Signalleiters 20A im Steckklemmkontakt 100.
Die Anordnungen 50A, 70A und 50B, 70B sind derart aufeinander abgestimmt, dass sich die Steckklemmkontakte 100 der Anordnungen 50A und 70A berühren, ebenso wie die Schneidklemmkontakte 102 der Anordnungen 50B und 70B. Die leicht versetzte Ausgestaltung sorgt dafür, dass beim Eindrücken des Steckers 40 in die Buchse 60 die jeweiligen Steckklemmkontakte 100 bzw. Schneidklemmkontakte 102 aufeinander gedrückt werden. Dabei verformen sie sich aus ihrer ursprünglich zylindrischen Form und sorgen so für eine größere Kontaktfläche und eine sichere elektrische Kontaktierung. Die Steckerteile werden über Feder-/Nutelemente (nicht dargestellt) zueinander ausgerichtet.
Die Montage erfordert keine besonders präzisen Einzelteile. Die Kontaktierungselemente sollten in diesem Ausgangsbeispiel nicht zu klein sein und müssen ausreichend Platz für eine Deformierung haben. Die Massen können in üblicher Weise gekrimpt werden und liegen dann mit in der Schutzkappe. Danach kann die eingekapselte elektronische Steuereinheit in wenigen Schritten montiert und ausgetauscht werden, ohne dass eine Gefahr einer Beschädigung besteht.
Die 8 zeigt eine schematische Seitendarstellung eines Steckers 40 eines erfindungsgemäßen Steckersystems 30. In dieser Darstellung sind die Anordnungen 50A und 50B der Steckklemmkontakte 100 und Schneidklemmkontakte 102 gut sichtbar, die jeweils in Vertiefungen bzw. Aufnahmen 52, 54 in der Steckerkontaktfläche 44 eingelassen sind, die etwas mehr als die Hälfte der zylindrischen Kontaktkörper aufnehmen. Details der Anordnungen 50A und 50B von Steckklemmkontakten 100 und Schneidklemmkontakten 102 sind in den 9 und 10 gezeigt.
In den 11, 12 und 13 sind Ansichten einer Buchse 60 eines erfindungsgemäßen Steckersystem 30 von der Seite und aus verschiedenen Perspektiven noch einmal übersichtlich dargestellt, die zuvor bereits beschrieben wurden. Die Kontaktierungselemente sind in Aufnahmen 72, 74 in der Buchsenkontaktfläche 64 eingesetzt.
Anstelle der in dem Ausführungsbeispiel gezeigten Kontaktierungselemente können auch Lötstellen als Kontaktierungselemente verwendet werden. Die Flächen auf den Steckerteilen werden dazu lötfähig beschichtet, zum Beispiel im bekannten 3D-MID-Verfahren. Die Kabelenden werden konfektioniert, um sie auf die so erzeugten Kontaktflächen (Pads) aufzulöten. Die Pads werden dann so aufeinander ausgerichtet, dass man sie durch Einschrauben der Überwurfmutter aufeinanderdrückt und so den Kontakt herstellt.
Alle genannten Merkmale, auch die den Zeichnungen allein zu entnehmenden sowie auch einzelne Merkmale, die in Kombination mit anderen Merkmalen offenbart sind, werden allein und in Kombination als erfindungswesentlich angesehen. Erfindungsgemäße Ausführungsformen können durch einzelne Merkmale oder eine Kombination mehrerer Merkmale erfüllt sein.
Bezugszeichenliste

10: Videoendoskop
12: Schaft
14: Handteil
16: elektronische Steuereinheit
18, 18': Kabel
20: elektrische Leitung
20A: Seele
20B: Abschirmungsgeflecht
20C: äußerer Mantel
20D: innerer Mantel
22: Ferrule
24: Dichtung („gasket“)
26: Dichtungshalterung
30: Steckersystem
40: Stecker
42: Körper
44: Steckerkontaktfläche
44A: kegelstumpfförmiger Abschnitt
45: zylindrischer Teil
46: Steckerrückseite
48, 48': Durchgangsöffnung
50A: erste Anordnung
50B: dritte Anordnung
52, 54: Aufnahme
56: Ring
60: Buchse
62: Körper
63: Mantel
63A: Haltering
64: Buchsenkontaktfläche
64A: invers kegelstumpfförmiger Abschnitt
66, 66': Buchsenrückseite
67: Ring
68, 68': Durchgangsöffnung
70A: zweite Anordnung
70B: vierte Anordnung
72, 74: Aufnahme
80: Gehäuseteil
100: Steckklemmkontakt
102: Schneidklemmkontakte
104: Öffnung

Claims

Steckersystem (30) für ein Videoendoskop (10) zur Vermittlung einer lösbaren Durchkontaktierung einer Mehrzahl von elektrischen Leitungen (20) von einer distalen Spitze des Videoendoskops (10) zu einer proximal in einem Handteil (14) des Videoendoskops (10) angeordneten elektronischen Steuereinheit (16), umfassend einen Stecker (40) und eine Buchse (60), dadurch gekennzeichnet, dass der Stecker (40) als Körper (42) mit einer rotationssymmetrischen Grundform ausgebildet ist, der entlang einer Symmetrieachse der Grundform eine Steckerkontaktfläche (44), eine der Steckerkontaktfläche (44) gegenüberliegende Steckerrückseite (46) und wenigstens eine Durchgangsöffnung (48) zur Durchführung der elektrischen Leitungen (20) von der Steckerrückseite (46) zur Steckerkontaktfläche (44) aufweist, wobei in der Steckerkontaktfläche (44) Kontaktierungselemente (100, 102) für die durch die wenigstens eine Durchgangsöffnung (48, 48') des Körpers (42) des Steckers (40) durchgeführten elektrischen Leitungen (20) in einer ersten Anordnung (50A) angeordnet sind, wobei die Buchse (60) als Körper (62) mit einer rotationssymmetrischen Grundform ausgebildet ist, der entlang einer Symmetrieachse der Grundform, die im zusammengesetzten Zustand von Stecker (40) und Buchse (60) mit der Symmetrieachse der Grundform des Körpers (42) des Steckers (40) zusammenfällt, eine zur Steckerkontaktfläche (44) passend geformte Buchsenkontaktfläche (64), eine der Buchsenkontaktfläche (64) gegenüberliegende Buchsenrückseite (66) und wenigstens eine Durchgangsöffnung (68, 68') zur Durchführung der elektrischen Leitungen (20) von der Buchsenrückseite (66) zur Buchsenkontaktfläche (64) aufweist, wobei in der Buchsenkontaktfläche (64) Kontaktierungselemente (100, 102) für die durch die wenigstens eine Durchgangsöffnung (68, 68') des Körpers (62) der Buchse (60) durchgeführten elektrischen Leitungen (20) in einer zweiten Anordnung (70A) angeordnet sind, die so zur ersten Anordnung (50A) von Kontaktierungselementen (100, 102) in der Steckerkontaktfläche (44) passend angeordnet sind, dass beim Verbinden des Steckers (40) mit der Buchse (60) die Kontaktierungselemente (100, 102) der ersten Anordnung (50A) mit den Kontaktierungselementen (100, 102) der zweiten Anordnung (70A) elektrische Durchkontaktierungen erzeugen.
Steckersystem (30) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steckerkontaktfläche (44) eine dritte Anordnung (50B) von Kontaktierungselementen (102) für Abschirmungsgeflechte (20B) der elektrischen Leiter (20) und die Buchsenkontaktfläche (64) eine vierte Anordnung (70B) von Kontaktierungselementen (102) für Masseabschirmungen (20B) der elektrischen Leiter (20) aufweist, die so zur dritten Anordnung (50B) von Kontaktierungselementen (102) in der Steckerkontaktfläche (44) passend angeordnet sind, dass beim Verbinden des Steckers (40) mit der Buchse (60) die Kontaktierungselemente (102) der dritten Anordnung (50B) mit den Kontaktierungselementen (102) der vierten Anordnung (70B) elektrische Durchkontaktierungen erzeugen.
Steckersystem (30) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Anordnung (50A) und die zweite Anordnung (70A) jeweils ringförmig und um die jeweiligen Symmetrieachsen der Grundformen der Körper (42, 62) des Steckers (40) und der Buchse (60) zentriert sind, und/oder dass die dritte Anordnung (50B) und die vierte Anordnung (70B) jeweils ringförmig und um die jeweiligen Symmetrieachsen der Grundformen der Körper (42, 62) des Steckers (40) und der Buchse (60) zentriert sind, wobei insbesondere die erste Anordnung (50A) und die dritte Anordnung (50B) in der Steckerkontaktfläche (44) konzentrisch sind und die zweite Anordnung (70A) und die vierte Anordnung (70B) in der Buchsenkontaktfläche (64) konzentrisch sind.
Steckersystem (30) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die durch die Durchgangsöffnungen (48, 48'; 68, 68') der Körper (42, 62) des Steckers (40) und der Buchse (60) jeweils durchgeführten elektrischen Leitungen (20) entlang der Steckerkontaktfläche (44) bzw. der Buchsenkontaktfläche (64) radial nach außen zu ihren jeweiligen Kontaktierungselementen (100, 102) geführt sind.
Steckersystem (30) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Steckerkontaktfläche (44) einen kegelstumpfförmigen Abschnitt (44A) aufweist und die Buchsenkontaktfläche (64) einen invers kegelstumpfförmigen Abschnitt (64A) aufweist.
Steckersystem (30) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der kegelstumpfförmige Abschnitt (44A) des Steckers (40) an seiner Spitze einen zylindrisch geformten Abschnitt (45) aufweist, auf den eine ringförmige Fixierung (56) für die elektrischen Leitungen aufsteckbar oder aufgesteckt ist oder der eine ringförmige Fixierung (56) mit Durchgangsöffnungen (48') für elektrische Leitungen (20) aufweist.
Steckersystem (30) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kontaktierungselement (100, 102), mehrere Kontaktierungselemente (100, 102) oder alle Kontaktierungselemente (100, 102) als Lötstelle oder Lötstellen ausgebildet ist oder sind, die sich über die elektrischen Leiter (20) erhebt oder erheben und/oder dass ein Kontaktierungselement (100, 102), mehrere Kontakierungselemente (100, 102) oder alle Kontaktierungselemente (100, 102) als Steckklemmkontakt(e) (100) oder als Schneidklemmkontakt(e) (102) ausgebildet ist oder sind.
Steckersystem (30) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Steckerkontaktfläche (44) und/oder die Buchsenkontaktfläche (64) Aufnahmen (52, 54; 72, 74) für die Kontaktierungselemente (100, 102) aufweisen, die zur form- und/oder kraftschlüssigen Halterung der Kontaktierungselemente (100, 102) ausgebildet sind.
Steckersystem (30) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein als Steckklemmkontakt (100) ausgebildetes Kontaktierungselement (100) eine zylindrische oder hohlzylindrische Form aufweist, das eine Durchgangsöffnung (104) für eine elektrische Leitung (20) aufweist, die den kreisförmigen Querschnitt der Form als Sehne durchstößt, so dass ein Ende einer elektrischen Leitung (20) durch die Durchgangsöffnung (104) hindurch steckbar und durch eine Drehung des Kontaktierungselements (100) um seine Zylinderachse in der Aufnahme (52; 72) fixierbar ist.
Steckersystem (30) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Stecker (40) und die Buchse (60) jeweils einen Teil einer Orientierungsstruktur aufweisen, die eine Kontaktierung von Stecker (40) und Buchse (60) in einer korrekten Orientierung zueinander bewirken, insbesondere eine komplementäre Nut-und-Feder-Strukturierung.
Steckersystem (30) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Überwurfmutter umfasst ist, mittels der der Stecker (40) mit der Buchse (60) verschraubbar oder verschraubt ist.
Videoendoskop (10) mit einem oder mehreren distal angeordneten Bildsensoren und einer proximal angeordneten elektronischen Steuereinheit (16) sowie einem Steckersystem (30) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 zur Vermittlung einer lösbaren Durchkontaktierung einer Mehrzahl von elektrischen Leitungen (20) von der distalen Spitze des Videoendoskops (10) zu der elektronischen Steuereinheit (16).
Videoendoskop (10) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass weitere Steckersysteme (30) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 umfasst sind zur lösbaren Durchkontaktierung weiterer elektrischer Leitungen (20), insbesondere eines RMS-Kabels oder eines Heater-Kabels.