DE19503702A1 - Flüssigkeits- und gasdicht gekapselter Schalter, insbesondere für elektrochirurgische Instrumente - Google Patents
Flüssigkeits- und gasdicht gekapselter Schalter, insbesondere für elektrochirurgische InstrumenteInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen flüssigkeits- und gasdicht gekapselten Schalter,
insbesondere für elektrochirurgische Instrumente, der die Merkmale des Ober
begriffs des Anspruches 1 aufweist.
In der Elektrochirurgie werden Handstücke aus Isolierstoff verwendet, die an
ihrem einen Ende eine metallische Elektrode aufnehmen, die über ein am
anderen Ende des Handstückes eingeführtes Kabel mit einem Hochfrequenzer
zeuger verbunden ist. Damit der das Handstück führende Chirurg die Hoch
frequenzspannung schalten oder zwischen den Betriebsarten Schneiden und
Koagulieren umschalten kann, ist das Handstück mit einem oder zwei Finger
schaltern ausgerüstet. Derartige Schalter werden aber nicht nur bei einem
solchen konventionellen Handstück benötigt, sondern auch beispielsweise bei
Chirurgieinstrumenten für die Minimalchirurgie.
Da die vorstehend genannten Instrumente nach dem Gebrauch gewaschen und
mit Wasserdampf sterilisiert werden, sind die Schalter in einem Isoliergehäuse
angeordnet, das nicht nur die Sicherheit des Patienten und des Chirurgen
gewährleistet, sondern auch zuverlässig das Eindringen von Wasser verhindert.
Ein solches Gehäuse weist auch ein bekannter Schalter der eingangs genannten
Art (US 3 911 241) auf, der ein beiden Schaltern gemeinsames festes Kontakt
stück und zwei blattfederartige bewegliche Kontaktstücke aufweist, die, wenn
keine Betätigungskraft auf sie ausgeübt wird, durch zwei auf ihre Endabschnitte
aufgebrachte Isolierkörper im Abstand vom festen Kontaktstück gehalten wer
den. Die auf die beiden beweglichen Kontaktstücke ausgerichteten Flächen
bereiche des Isoliergehäuses bilden je eine elastisch verformbare Membrane,
damit über sie die beweglichen Kontaktstücke gegen das feste Kontaktstück hin
bis zur Kontaktierung desselben durchgebogen werden können. Nachteilig ist
bei diesem Schalter nicht nur, daß versehentlich beide Schalter gleichzeitig
geschlossen werden können. Vor allem ist störend, daß die für ein solches
Isoliergehäuse in Frage kommenden Kunststoffe, wie z. B. Silikonkautschuk oder
thermoplastische Elastomere, bei der Temperatur, bei der die Sterilisation im
Wasserdampf erfolgt, eine Gasdiffusion in das Gehäuseinnere nicht verhindern
können. Da außerdem das Isoliergehäuse durch den Druck des Wasserdampfes
im Bereich der beiden Membrane zusammengedrückt wird, kann es zu einem
Schließen beider Schalter kommen. Nach der Sterilisation und der Abkühlung
dauert es häufig sehr lange, bis die beiden Schalter wieder öffnen und damit
wieder funktionsfähig werden, da dann die Diffusionsvorgänge wesentlich
langsamer verlaufen und außerdem der Druckunterschied geringer ist als
während der Sterilisation.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Schalter der eingangs
genannten Art zu schaffen, der durch die Sterilisation seine Funktionsfähigkeit
nicht einbüßt und deshalb nach der Sterilisation sofort wieder betriebsbereit ist.
Diese Aufgabe löst ein Schalter mit den Merkmalen des Anspruches 1.
Dank der die Membrane abstützenden Wippe, welche die in den Betätigungs
bereichen der beiden Schalter wirksamen Druckkräfte kompensiert, bleiben die
beiden Schalter während der Sterilisation im geöffneten Zustand und sind
deshalb auch nach Beendigung der Sterilisation voll funktionsfähig. Ein weiterer
Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht darin, daß durch die Wippe die
Stelle, an welcher die Betätigungskraft auf jedes der beiden beweglichen
Kontaktstücke übertragen wird, genau definiert ist, was dann, wenn die Betäti
gungskraft unmittelbar über die Membrane auf das bewegliche Kontaktstück
übertragen wird, nicht der Fall ist. Außerdem stellt die Wippe ohne zusätzli
chen Aufwand sicher, daß immer nur einer der beiden Schalter geschlossen
werden kann.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Wippe zwischen den beiden
festen Kontaktstücken auf einem letztere tragenden Trägerelement abgestützt,
wodurch in Verbindung mit einer biegesteifen Ausbildung der Wippe eine
gleichzeitige Annäherung der beiden Wippenendabschnitte an die festen
Kontaktstücke zuverlässig ausgeschlossen ist. Die Abstützung der Wippe auf
dem Trägerelement kann beispielsweise über ein Lagerelement erfolgen, das in
der Mitte zwischen den beiden festen Kontaktstücken am Trägerelement festge
legt ist und die Wippe auf deren halber Länge abstützt.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist das Trägerelement eine Leiterplatte,
da diese in einfacher Weise die Herstellung der erforderlichen elektrischen
Verbindungen ermöglicht.
Die beiden beweglichen Kontaktstücke sind vorzugsweise durch die beiden
Endabschnitte einer Formfeder gebildet, deren Mittelabschnitt an der Leiter
platte festgelegt ist. Sofern, wie dies bei einer bevorzugten Ausführungsform der
Fall ist, die beiden Endabschnitte der Blattfeder je eine Kugelkalotte bilden,
deren freier Rand auf der Leiterplatte abgestützt ist, kann man in einfacher
Weise ein sprungartiges Schließen des Schalters erreichen.
Die Formfeder kann beispielsweise mittels eines mit der Leiterplatte vernieteten
Bolzens an der Leiterplatte festgelegt sowie mit einer der Leiterbahnen der
Leiterplatte elektrisch leitend verbunden sein. Dieser Bolzen bildet vorteilhafter
weise das Lagerelement für die Wippe. Alle diese Maßnahmen tragen dazu bei,
den Aufwand für den Schalter gering zu halten. Dies gilt auch für die Bildung
der Kontaktstücke durch je einen Kontaktniet.
Die Kontaktstücke und die Wippe sind vorzugsweise im Innenraum eines
Kunststoffgehäuses angeordnet, das auf der der Schalterbetätigung dienenden
Seite durch die Membrane verschlossen ist, die einstückig mit dem Kunststoff
gehäuse ausgebildet ist. Aus diesem geschlossenen Kunststoffgehäuse können
dicht Kontaktstifte herausgeführt sein, welche mit den Leiterbahnen der Leiter
platte verbunden sind. Diese Kontaktstifte können in eine nach außen offene
Ausnehmung des Kunststoffgehäuses ragen, so daß eine Steckbuchse zur Verfü
gung steht, in die ein an sie angepaßter Stecker eingesteckt werden kann.
Sofern sich der erfindungsgemäße Schalter im Griffteil eines Instrumentes oder
dergleichen befindet, ist er vorzugsweise in einer formstabilen Kapselung
angeordnet, in der auf die beiden Endabschnitte der Wippe ausgerichtete und
gegen die festen Kontaktstücke bewegbare Schalterbetätigungsknöpfe verschieb
bar geführt sind.
Im folgenden ist die Erfindung anhand von zwei in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispielen im einzelnen erläutert. Es zeigen
Fig. 1 eine perspektivisch dargestellte Ansicht des eine erste Ausfüh
rungsform des erfindungsgemäßen Schalters enthaltenden
Handstückes eines chirurgischen Instrumentes,
Fig. 2 einen unvollständig und vergrößert dargestellten Längsschnitt
des Handstückes,
Fig. 3 einen Längsschnitt eines zweiten Ausführungsbeispiels,
Fig. 4 eine Draufsicht auf die Leiterplatte des zweiten Ausführungs
beispiels und die von ihr getragenen Elemente,
Fig. 5 eine Ansicht der Unterseite der Leiterplatte.
Ein Handstück eines elektrochirurgischen Instrumentes weist eine formstabile
Kapselung 1 auf, welche im wesentlichen die Form eines zylindrischen Stabes
hat, dessen beide Endabschnitt sich zu ihrem Ende hin verjüngen. Am einen
Ende der Kapselung 1 tritt eine unvollständig dargestellte Elektrode 2 aus.
Durch das andere Ende ist ein elektrischer Leiter 3 eingeführt, über den die
Elektrode 2 mit einer Hochfrequenz-Energiequelle verbindbar ist. Im Griffbe
reich der Kapselung 1 sind in deren Längsrichtung im Abstand voneinander
zwei Schalterbetätigungsknöpfe 4 angeordnet, die, wie Fig. 2 zeigt, in je einer
Führungsbohrung radial verschiebbar geführt sind und dank je einer zu den
beiden Führungsbohrungen konzentrischen Vertiefung auf der Innenseite der
Kapselung 1 im unbetätigten Zustand nicht über die Innenwandfläche der
Kapselung 1 überstehen.
In dem die beiden Schalterbetätigungsknöpfe 4 enthaltenden Abschnitt der
Kapselung 1 ist in dieser ein flüssigkeits- und gasdichter Schalter 5 angeordnet,
der ein an der Innenwand der Kapselung 1 anliegendes Kunststoffgehäuse 6
aufweist, das im Ausführungsbeispiel aus Silikonkautschuk besteht, aber auch
beispielsweise aus einem thermoplastischen Elastomer bestehen könnte. Ein
allseitig geschlossener Innenraum 7 des Kunststoffgehäuses 6 ist in dem auf die
beiden Schalterbetätigungsknöpfe 4 ausgerichteten Bereich durch eine einstückig
mit dem Kunststoffgehäuse 6 ausgebildete, elastisch verformbare Membrane
8 begrenzt.
An der der Membrane 8 gegenüberliegenden Seite des Innenraumes 7 ist eine
Leiterplatte 9 festgelegt, die, ausgerichtet auf die beiden Schalterbetätigungs
knöpfe 4, je einen Kontaktniet 10 als feste Kontaktkörper von zwei Kontaktpaa
ren trägt. Über Leiterbahnen auf der der Membrane 8 abgekehrten Rückseite
der Leiterplatten 9 sind die Kontaktniete 10 mit Lötanschlußelementen 11 am
einen Ende der Leiterplatte 9 verbunden.
In der Mitte zwischen den beiden Kontaktnieten 10 wird die Leiterplatte 9 von
einem Bolzen 12 durchdrungen, welcher eine Formfeder 13 auf der der Mem
bran zugekehrten Seite fest mit der Leiterplatte 9 und auf der anderen Seite
elektrisch leitend mit einer Leiterbahn verbindet. Der Bolzen 12 ist im Aus
führungsbeispiel mit der Leiterplatte 9 vernietet und steht über diese auf der
der Membrane 8 zugekehrten Seite über. Wie Fig. 2 zeigt, endet er im Abstand
von der Membrane 8 und dient als Lagerung für eine metallische, biegesteife
Wippe 14. Letztere hat im Ausführungsbeispiel die Form eines Flachstabes mit
zwei gleich langen Hebelarmen, die sich in den Bereich zwischen dem einen
bzw. anderen Schalterbetätigungsknopf 4 einerseits und den einen bzw. ande
ren Kontaktniet 10 andererseits erstrecken.
Die beiden sich an den an der Leiterplatte 9 anliegenden Mittelabschnitt der
Formfeder 13 anschließenden, gleich ausgebildeten Endabschnitte haben je die
Form einer Kugelkalotte, welche auf den zugeordneten Kontaktniet 10 ausge
richtet ist und bei geöffnetem Schalter mit ihrem Rand auf der Leiterplatte 9
aufliegt.
Mit den drei Lötanschlußelementen 11 sind die drei Adern des elektrischen
Leiters 3 verbunden, der dicht durch die eine Stirnwand des Kunststoffgehäuses
6 hindurchgeführt ist.
Wenn einer der beiden Schalterbetätigungsknöpfe 4 gedrückt wird, deformiert
sein kugelkalottenförmiger innenliegender Kopf die Membrane 8. Diese kommt
dadurch in Anlage an den einen Endabschnitt der Wippe 14, die dadurch
gegen das eine der beiden beweglichen Kontaktstücke 15 bewegt wird, welche
durch die beiden kugelkalottenförmigen Endabschnitte der Formfeder 13 ge
bildet werden. Die Wippe 14 kommt dann an einer definierten Stelle des
beweglichen Kontaktstückes 15 in Anlage. Die weitere Bewegung gegen den
Kontaktniet 10 führt dazu, daß das bewegliche Kontaktstück 15 sprungartig in
eine zum Kontaktniet 10 hin konvexe Form springt, wodurch der Kontakt mit
dem Kontaktniet 10 hergestellt wird. Eine weitere Bewegung der Wippe 14
gegen den Kontaktniet 10 wird durch den äußeren Kopf des Schalterbe
tätigungsgliedes 4 verhindert. Bei dessen Freigabe kehren alle Teile wieder in
die in Fig. 2 dargestellte Ausgangslage zurück.
Eine gleichzeitige und gleichsinnige Betätigung beider Schalterbetätigungsknöp
fe 4 in einem eine Schaltzustandsänderung ergebenden Maße ist nicht möglich,
weil dabei die Membrane 8 im Bereich beider Schalterbetätigungsknöpfe 4 in
Anlage an die Wippe 14 kommt und dadurch eine Betätigung beider bewegli
cher Kontaktstücke 1 5 verhindert. Ebenso wird eine Schalterbetätigung verhin
dert, wenn bei der Sterilisation die Membrane 8 durch den Dampfdruck gegen
die Leiterplatte 9 gedrückt wird. Sie kommt dann nämlich schon nach einer
geringen Deformation in Anlage an die Wippe 14, welche eine weitere Defor
mation verhindert. Alle Kontaktpaare bleiben deshalb im geöffneten Zustand, so
daß sofort nach der Sterilisation der Schalter funktionsfähig ist.
Das in den Fig. 3 bis 5 dargestellte zweite Ausführungsbeispiel des erfindungs
gemäßen Schalters stimmt weitgehend mit dem ersten Ausführungsbeispiel
überein, weshalb sich entsprechende Teile mit um hundert größeren Bezugs
zahlen gekennzeichnet und im folgenden nur die Unterschiede erläutert sind.
Die Leiterplatte 109 ist dadurch im Innenraum 107 des Kunststoffgehäuses 106
festgelegt, daß ihr vorderer und ihr hinterer Endabschnitt in die vordere bzw.
hintere Wand des Kunststoffgehäuses 6 eingebettet ist. Ferner sind statt der
Lötanschlußelemente 11 Kontaktstifte 111 fest mit der Leiterplatte 109 ver
bunden, die einerseits die auf der Unterseite der Leiterplatte 109 vorgesehenen
Leiterbahnen 116 kontaktieren und andererseits durch die Wand des Kunststoff
gehäuses 106 hindurch in eine nach außen hin offene Ausnehmung 117 hin
eingeführt sind, mit der zusammen sie eine Steckbuchse bilden für die Verbin
dung mit einem korrespondierend ausgebildeten Stecker.
Ein weiterer Unterschied besteht darin, daß die Wippe 114 die Form einer
Raute hat, d. h. von ihrer Mittelzone aus, welche auf dem Bolzen 112 gelagert
ist, zu ihren beiden Enden hin gleichmäßig schmäler wird.
Wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel verhindert die Wippe 114, daß bei der
Sterilisation durch den auf die Membrane 108 wirkenden Druck eine Schalter
betätigung erfolgen kann, weil die Wippe 114 die Membrane 108 abstützt.
Außerdem stellt die Wippe 114 sicher, daß immer nur das eine der beiden
Kontaktpaare in Kontakt miteinander gebracht werden kann.
Claims (14)
1. Flüssigkeits- und gasdicht gekapselter Schalter, insbesondere für elektro
chirurgische Instrumente, mit zwei im Abstand voneinander angeordneten
Kontaktpaaren, deren bewegliches Kontaktstück zwischen dem zugeordne
ten festen Kontaktstück und einer Membrane angeordnet ist, welche unter
elastischer Verformung durch die Schalterbetätigungskraft gegen die festen
Kontaktstücke hin bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die die
beweglichen Kontaktstücke (15) überdeckende Membrane (8; 108) durch
eine Wippe (14; 114) abgestützt ist.
2. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wippe (14;
114) zwischen den beiden festen Kontaktstücken (10) auf einem letztere
tragenden Trägerelement (9; 109) abgestützt ist.
3. Schalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die
Wippe (14; 114) biegesteif ist.
4. Schalter nach Anspruch 2 oder 3, gekennzeichnet durch ein Lagerelement
(12; 112), das in der Mitte zwischen den beiden festen Kontaktstücken
(10) am Trägerelement (9; 109) festgelegt ist und die Wippe (14; 114) auf
deren halber Länge trägt.
5. Schalter nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß
das Trägerelement eine Leiterplatte (9; 109) ist.
6. Schalter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden
beweglichen Kontaktstücke (15) durch die beiden Endabschnitte einer
Formfeder (13) gebildet sind, deren Mittelabschnitt an der Leiterplatte (10)
festgelegt ist.
7. Schalter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden End
abschnitte der Formfeder (13) eine Kugelkalottenform haben und deren
freier Rand im unbetätigten Zustand auf der Leiterplatte (9; 109) abgestützt
ist.
8. Schalter nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Form
feder (13) mittels eines mit der Leiterplatte (9; 109) vernieteten Bolzens
(12; 112) an der Leiterplatte (9; 109) festgelegt sowie mit einer der Leiter
bahnen (116) elektrisch leitend verbunden ist, und daß der Bolzen (12;
112) das Lagerelement für die Wippe (14; 114) bildet.
9. Schalter nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß
die beiden festen Kontaktstücke durch je einen Kontaktniet (10) gebildet
sind, welche je eine der Leiterbahnen (116) der Leiterplatte (9; 109)
kontaktieren.
10. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß
die Kontaktstücke (10, 15) und die Wippe (14; 114) im Innenraum (7;
107) eines Kunststoffgehäuses (6; 106) angeordnet sind und dieser Innen
raum (7; 107) auf der Schalterbetätigungsseite durch die einstückig mit
dem Kunststoffgehäuse (6; 106) ausgebildete Membrane (8; 108) ver
schlossen ist.
11. Schalter nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterbah
nen (116) mit Kontaktstiften (111) elektrisch leitend verbunden sind,
welche dicht durch das Kunststoffgehäuse (106) hindurchgeführt sind.
12. Schalter nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktstifte
(111) in eine nach außen offene Ausnehmung (11 7) des Kunststoffgehäu
ses (106) ragen.
13. Schalter nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet,
daß das Kunststoffgehäuse (6; 106) in einer formstabilen Kapselung (1)
angeordnet ist, in der auf die beiden Endabschnitte der Wippe (14; 114)
ausgerichtet und gegen die festen Kontaktstücke (10) bewegbar Schalterbe
tätigungsknöpfe (4) verschiebbar geführt sind.
14. Schalter nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapselung
(1) den stabförmigen Griffteil eines elektrochirurgischen Instrumentes
bildet.
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