DE19503702B4 - Flüssigkeits- und gasdicht gekapselter Schalter, insbesondere für elektrochirurgische Instrumente - Google Patents
Flüssigkeits- und gasdicht gekapselter Schalter, insbesondere für elektrochirurgische Instrumente Download PDFInfo
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Abstract
Flüssigkeits-
und gasdicht gekapselter Schalter, insbesondere für elektrochirurgische
Instrumente, mit zwei im Abstand voneinander angeordneten Kontaktpaaren,
deren bewegliches Kontaktstück
(15) zwischen dem zugeordneten festen Kontaktstück (10) und einer Membrane
(8; 108) angeordnet ist, welche unter elastischer Verformung durch
die Schalterbetätigungskraft
gegen die festen Kontaktstücke
(10) hin bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die die
beweglichen Kontaktstücke
(15) überdeckende
Membrane (8; 108) durch eine innerhalb des Schalters angeordnete
Wippe (14; 114) abgestützt
ist, die ein gleichzeitiges Betätigen
der beiden Kontaktpaare verhindert.
Description
- Die Erfindung betrifft einen flüssigkeits- und gasdicht gekapselten Schalter, insbesondere für elektrochirurgische Instrumente, der die Merkmale des Oberbegriffs 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 Hochfrequenzerzeuger verbunden ist. Damit der das Handstück führende Chirurg die Hochfrequenzspannung schalten oder zwischen den Betriebsarten Schneiden und Koagulieren umschalten kann, ist das Handstück mit einem oder zwei Fingerschaltern 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.
- Aus der
DE 42 44 583 C1 ist ein handbetätigter Steuerschalter für Industrieanwendungen bekannt, mit einer außen am Gehäuse angelenkten Betätigungswippe, deren an der Unterseite abstehenden Betätigungsfortsätze auf eine Gummimembran drücken. Innerhalb des Gehäuses ist ein Hebel in Anlage an der Membran, der seinerseits einen in seiner Längsrichtung verschiebbaren Schalterstößel betätigt. - Aus der
DE 37 03 546 A1 ist ein Schalter mit einem verschiebbar gelagerten Betätigungsknopf bekannt, an dessen Unterseite ein Ansatz angeformt ist, der eine im Gehäuse angeordnete Schaltwippe betätigt, auf deren Unterseite das bewegliche Kontaktstück aufgebracht ist. - Aus der
US 4,356,367 ist ein Hängeschalter für Industrieanwendungen bekannt, bei dem ein schwenkbar bewegliches Kontaktstück zwischen den beiden miteinander zu verbindenden festen Kontaktstücken angeordnet ist, wobei eines der festen Kontaktstücke ein den Drehpunkt bestimmendes Auflager für das bewegliche Kontaktstück bildet. - Aus der
US 4,520,247 ist ein Hängeschalter für Industrieanwendungen bekannt, bei dem zwei feste Kontaktstücke durch eine elastisch verformbare Schraubenfeder elektrisch miteinander verbindbar sind. - Ein Schalter nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus der
US 3,911,241 bekannt, der ein festes Kontaktstück 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 werden. Die auf die beiden beweglichen Kontaktstücke ausgerichteten Flächenbereiche 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 Betätigungsbereichen 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 Betätigungskraft unmittelbar über die Membrane auf das bewegliche Kontaktstück übertragen wird, nicht der Fall ist. Außerdem stellt die Wippe ohne zusätzlichen 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 festgelegt 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 Leiterplatte 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 vorteilhafterweise 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 Kunststoffgehäuse ausgebildet ist. Aus diesem geschlossenen Kunststoffgehäuse können dicht Kontaktstifte herausgeführt sein, welche mit den Leiterbahnen der Leiterplatte verbunden sind. Diese Kontaktstifte können in eine nach außen offene Ausnehmung des Kunststoffgehäuses ragen, so daß eine Steckbuchse zur Verfügung 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 verschiebbar geführt sind.
- Im folgenden ist die Erfindung anhand von zwei in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen im einzelnen erläutert. Es zeigen
-
1 eine perspektivisch dargestellte Ansicht des eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schalters enthaltenden Handstückes eines chirurgischen Instrumentes, -
2 einen unvollständig und vergrößert dargestellten Längsschnitt des Handstückes, -
3 einen Längsschnitt eines zweiten Ausführungsbeispiels, -
4 eine Draufsicht auf die Leiterplatte des zweiten Ausführungsbeispiels und die von ihr getragenen Elemente, -
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 Kapselung1 tritt eine unvollständig dargestellte Elektrode2 aus. Durch das andere Ende ist ein elektrischer Leiter3 eingeführt, über den die Elektrode2 mit einer Hochfrequenz-Energiequelle verbindbar ist. Im Griffbereich der Kapselung1 sind in deren Längsrichtung im Abstand voneinander zwei Schalterbetätigungsknöpfe4 angeordnet, die, wie2 zeigt, in je einer Führungsbohrung radial verschiebbar geführt sind und dank je einer zu den beiden Führungsbohrungen konzentrischen Vertiefung auf der Innenseite der Kapselung1 im unbetätigten Zustand nicht über die Innenwandfläche der Kapselung1 überstehen. - In dem die beiden Schalterbetätigungsknöpfe
4 enthaltenden Abschnitt der Kapselung1 ist in dieser ein flüssigkeits- und gasdichter Schalter5 angeordnet, der ein an der Innenwand der Kapselung1 anliegendes Kunststoffgehäuse6 aufweist, das im Ausführungsbeispiel aus Silikonkautschuk besteht, aber auch beispielsweise aus einem thermoplastischen Elastomer bestehen könnte. Ein allseitig geschlossener Innenraum7 des Kunststoffgehäuses6 ist in dem auf die beiden Schalterbetätigungsknöpfe4 ausgerichteten Bereich durch eine einstük kig mit dem Kunststoffgehäuse6 ausgebildete, elastisch verformbare Membrane8 begrenzt. - An der der Membrane
8 gegenüberliegenden Seite des Innenraumes7 ist eine Leiterplatte9 festgelegt, die, ausgerichtet auf die beiden Schalterbetätigungsknöpfe4 , je einen Kontaktniet10 als feste Kontaktkörper von zwei Kontaktpaaren trägt. Über Leiterbahnen auf der der Membrane8 abgekehrten Rückseite der Leiterplatten9 sind die Kontaktniete10 mit Lötanschlußelementen11 am einen Ende der Leiterplatte9 verbunden. - In der Mitte zwischen den beiden Kontaktnieten
10 wird die Leiterplatte9 von einem Bolzen12 durchdrungen, welcher eine Formfeder13 auf der der Membran zugekehrten Seite fest mit der Leiterplatte9 und auf der anderen Seite elektrisch leitend mit einer Leiterbahn verbindet. Der Bolzen12 ist im Ausführungsbeispiel mit der Leiterplatte9 vernietet und steht über diese auf der der Membrane8 zugekehrten Seite über. Wie2 zeigt, endet er im Abstand von der Membrane8 und dient als Lagerung für eine metallische, biegesteife Wippe14 . Letztere hat im Ausführungsbeispiel die Form eines Flachstabes mit zwei gleichlangen Hebelarmen, die sich in den Bereich zwischen dem einen bzw. anderen Schalterbetätigungsknopf4 einerseits und den einen bzw. anderen Kontaktniet10 andererseits erstrecken. - Die beiden sich an den an der Leiterplatte
9 anliegenden Mittelabschnitt der Formfeder13 anschließenden, gleich ausgebildeten Endabschnitte haben je die Form einer Kugelkalotte, welche auf den zugeordneten Kontaktniet10 ausgerichtet ist und bei geöffnetem Schalter mit ihrem Rand auf der Leiterplatte9 aufliegt. - Mit den drei Lötanschlußelementen
11 sind die drei Adern des elektrischen Leiters3 verbunden, der dicht durch die eine Stirnwand des Kunststoffgehäuses6 hindurchgeführt ist. - Wenn einer der beiden Schalterbetätigungsknöpfe
4 gedrückt wird, deformiert sein kugelkalottenförmiger innenliegender Kopf die Membrane8 . Diese kommt dadurch in Anlage an den einen Endabschnitt der Wippe14 , die dadurch gegen das eine der beiden beweglichen Kontaktstücke15 bewegt wird, welche durch die beiden kugelkalottenförmigen Endabschnitte der Formfeder13 gebildet werden. Die Wippe14 kommt dann an einer definierten Stelle des beweglichen Kontaktstückes15 in Anlage. Die weitere Bewegung gegen den Kontaktniet10 führt dazu, daß das bewegliche Kontaktstück15 sprungartig in eine zum Kontaktniet10 hin konvexe Form springt, wodurch der Kontakt mit dem Kontaktniet10 hergestellt wird. Eine weitere Bewegung der Wippe14 gegen den Kontaktniet10 wird durch den äußeren Kopf des Schalterbetätigungsgliedes4 verhindert. Bei dessen Freigabe kehren alle Teile wieder in die in2 dargestellte Ausgangslage zurück. - Eine gleichzeitige und gleichsinnige Betätigung beider Schalterbetätigungsknöpfe
4 in einem eine Schaltzustandsänderung ergebenden Maße ist nicht möglich, weil dabei die Membrane8 im Bereich beider Schalterbetätigungsknöpfe4 in Anlage an die Wippe14 kommt und dadurch eine Betätigung beider beweglicher Kontaktstücke15 verhindert. Ebenso wird eine Schalterbetätigung verhindert, wenn bei der Sterilisation die Membrane8 durch den Dampfdruck gegen die Leiterplatte9 gedrückt wird. Sie kommt dann nämlich schon nach einer geringen Deformation in Anlage an die Wippe14 , welche eine weitere Deformation verhindert. Alle Kontaktpaare bleiben deshalb im geöffneten Zustand, so daß sofort nach der Sterilisation der Schalter funktionsfähig ist. - Das in den
3 bis5 dargestellte zweite Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Schalters stimmt weitgehend mit dem ersten Ausführungsbeispiel überein, weshalb sich entsprechende Teile mit um hundert größeren Bezugszahlen gekennzeichnet und im folgenden nur die Unterschiede erläutert sind. - Die Leiterplatte
109 ist dadurch im Innenraum107 des Kunststoffgehäuses106 festgelegt, daß ihr vorderer und ihr hinterer Endabschnitt in die vordere bzw. hintere Wand des Kunststoffgehäuses6 eingebettet ist. Ferner sind statt der Lötanschlußelemente11 Kontaktstifte111 fest mit der Leiterplatte109 verbunden, die einerseits die auf der Unterseite der Leiterplatte109 vorgesehenen Leiterbahnen116 kontaktieren und andererseits durch die Wand des Kunststoffgehäuses106 hindurch in eine nach außen hin offene Ausnehmung117 hineingeführt sind, mit der zusammen sie eine Steckbuchse bilden für die Verbindung 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 Bolzen112 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 Membrane108 wirkenden Druck eine Schalterbetätigung erfolgen kann, weil die Wippe114 die Membrane108 abstützt. Außerdem stellt die Wippe114 sicher, daß immer nur das eine der beiden Kontaktpaare in Kontakt miteinander gebracht werden kann.
Claims (14)
- Flüssigkeits- und gasdicht gekapselter Schalter, insbesondere für elektrochirurgische Instrumente, mit zwei im Abstand voneinander angeordneten Kontaktpaaren, deren bewegliches Kontaktstück (
15 ) zwischen dem zugeordneten festen Kontaktstück (10 ) und einer Membrane (8 ;108 ) angeordnet ist, welche unter elastischer Verformung durch die Schalterbetätigungskraft gegen die festen Kontaktstücke (10 ) hin bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die die beweglichen Kontaktstücke (15 ) überdeckende Membrane (8 ;108 ) durch eine innerhalb des Schalters angeordnete Wippe (14 ;114 ) abgestützt ist, die ein gleichzeitiges Betätigen der beiden Kontaktpaare verhindert. - 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. - Schalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wippe (
14 ;114 ) biegesteif ist. - 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. - Schalter nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägerelement eine Leiterplatte (
9 ;109 ) ist. - 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. - Schalter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Endabschnitte der Formfeder (
13 ) eine Kugelkalottenform haben und deren freier Rand im unbetätigten Zustand auf der Leiterplatte (9 ;109 ) abgestützt ist. - Schalter nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Formfeder (
13 ) mittels eines mit der Leiterplatte (9 ;109 ) vernieteten Bolzens (12 ;1 12) an der Leiterplatte (9 ;109 ) festgelegt sowie mit einer der Leiterbahnen (116 ) elektrisch leitend verbunden ist, und daß der Bolzen (12 ;112 ) das Lagerelement für die Wippe (14 ;114 ) bildet. - 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. - 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 Innenraum (7 ;107 ) auf der Schalterbetätigungsseite durch die einstückig mit dem Kunststoffgehäuse (6 ;106 ) ausgebildete Membrane (8 ;108 ) verschlossen ist. - Schalter nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterbahnen (
116 ) mit Kontaktstiften (111 ) elektrisch leitend verbunden sind, welche dicht durch das Kunststoffgehäuse (106 ) hindurchgeführt sind. - Schalter nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktstifte (
111 ) in eine nach außen offene Ausnehmung (117 ) des Kunststoffgehäuses (106 ) ragen. - 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 Schalterbetätigungsknöpfe (4 ) verschiebbar geführt sind. - Schalter nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapselung (
1 ) den stabförmigen Griffteil eines elektrochirurgischen Instrumentes bildet.
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