DE19943367A1 - Endoskop-Belüftungseinrichtung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Endoskop-Belüftungseinrichtung (15), die einen Kompressor (13), einen Luftbehälter (34), ein Luftfilter (35), ein Drucksteuerventil (38), einen Drucksensor (14) und ein Abgabeventil (12) enthält, die einen geschlossenen Raum bilden. Ein Luftgebläse (47) ist in der Wand eines Gehäuses (10) angeordnet, und eine Schaltungskarte (K) ist über dem Luftgebläse (47) und den Einheiten angeordnet, die den geschlossenen Raum bilden. Eine Austrittsöffnung (60) ist in dem Gehäuse (10) über der Schaltungskarte (K) angeordnet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Endoskop-Belüftungseinrichtung zum Zuführen von Luft in eine Körperhöhle wie z. B. den Magen, und im engeren Sinne die Anordnung von Komponenten, durch die ein unerwünschter Temperaturanstieg in der Belüf­ tungseinrichtung verhindert wird.

Eine bereits bekannte Endoskop-Belüftungseinrichtung ist so aufgebaut, daß die Luft, deren Druck mit einem Kompressor erhöht wird, durch ein Steuerventil und eine Leitung in die Körperhöhle eingeleitet wird. In der Belüftungseinrichtung be­ findet sich ein Drucksteuerventil zum Steuern des Drucks der abzugebenden Luft. Dieses Drucksteuerventil stellt den Strömungsquerschnitt für die Luft ein, wodurch der Druck eingestellt wird.

Das Drucksteuerventil kann den Druck der abzugebenden Luft nur verringern. Deshalb muß ein großer Kompressor mit hoher Ausgangsleistung vorgesehen sein. Bei einer medizinischen Operation verursacht ein solcher Kompressor ein Betriebsgeräusch. Ferner kann die Belüftungseinrichtung, bedingt durch den Auf­ bau des Drucksteuerventils, die Luft nicht mit einer Feineinstellung abgeben. Die Belüftungseinrichtung kann daher keine genaue Luftdrucksteuerung in einem großen Druckbereich durchführen.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, eine Endoskop-Belüftungseinrichtung an­ zugeben, die einen geschlossenen Raum zur genauen Drucksteuerung hat und wesentliche Lufttemperaturänderungen in diesem Raum verhindert.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Bei der Erfindung ermöglicht der geschlossene Raum eine genaue Drucksteue­ rung bzw. das genaue Einstellen mehrerer unterschiedlicher Abgabedruckwerte. Da keine wesentlichen Temperaturänderungen in dem geschlossenen Raum auf­ treten, ist die Drucksteuerung stabil und hinsichtlich der eingestellten Werte wie­ derholbar.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigen:

Fig. 1 perspektivisch eine Endoskop-Belüftungseinrichtung als Ausfüh­ rungsbeispiel,

Fig. 2 eine Rückansicht der Endoskop-Belüftungseinrichtung,

Fig. 3 eine Draufsicht des Innenraums der Endoskop-Belüftungseinrich­ tung,

Fig. 4 einen Querschnitt der Endoskop-Belüftungseinrichtung, und

Fig. 5 das Blockdiagramm der elektrischen Schaltung der Endoskop-Be­ lüftungseinrichtung.

Fig. 1 zeigt perspektivisch eine Endoskop-Belüftungseinrichtung zum Zuführen von Luft in eine Körperhöhle wie z. B. den Magen, um einen erkrankten Teil zu prüfen und zu behandeln.

Die Endoskop-Belüftungseinrichtung 15 hat an ihrer Vorderseite ein Bedie­ nungsfeld S, einen Hauptschalter 26 und Anschlüsse 11 und 24. Das Bedienfeld S hat Druckeinstellschalter und weitere verschiedene Schalter. Eine Austrittsöff­ nung 60 zum Halten der Temperatur in der Endoskop-Belüftungseinrichtung 15 befindet sich an der Seitenwand.

Der Hauptschalter 26 dient zur elektrischen Speisung. Ein Abgabeschalter 22 dient zur Abgabe von Luft aus einem geschlossenen Raum in der Belüftungsein­ richtung 15. Wird der Abgabeschalter 22 geschlossen, so wird Luft aus dem An­ schluß 11 abgegeben. Eine Lampe 27 zeigt an, wenn der Luftdruck in dem ge­ schlossenen Raum einen vorbestimmten Wert erreicht und die Endoskop-Belüf­ tungseinrichtung damit den Bereitzustand hat. Ein Anzeigefeld 28 zeigt den Wert des einzustellenden Luftdrucks an.

Ein Impulsschalter 29 dient zur Abgabe von Luft im Impulsbetrieb. Ein Sekunden­ schalter 30 dient zur Abgabe der Luft für die Dauer von 1 Sekunde. Ein Aufwärts­ schalter 31 und ein Abwärtsschalter 32 dienen zum Einstellen des Luftdrucks in dem geschlossenen Raum.

Der Anschluß 11 ist mit einer Verbindungsleitung 16 verbunden, so daß die ab­ gegebene Luft durch sie hindurch in die Körperhöhle eingeleitet werden kann. Der Anschluß 24 ist mit dem Anschlußkabel eines Fußschalters 25 verbunden, so daß eine Fernbetätigung der Endoskop-Belüftungseinrichtung möglich ist.

Das andere Ende der Verbindungsleitung 16 ist mit dem Instrumenteneinführstut­ zen 17 eines Endoskops 20 verbunden. Der Instrumenteneinführstutzen 17 steht mit einem Austritt 19 über einen Instrumentenkanal 18 in Verbindung. Zwischen dem Anschluß 11 und dem Austritt 19 ist ein Luftströmungskanal ausgebildet, so daß die Luft von dem Anschluß 11 und über den Austritt 19 in die Körperhöhle eingeleitet wird. Das Bild der Körperhöhle wird auf einem Bildaufnahmeelement (nicht dargestellt) in dem Endoskop 20 abgebildet und einem Monitor (nicht dar­ gestellt) über einen Prozessor 21 zur Wiedergabe zugeführt.

Fig. 2 zeigt die Rückansicht der Endoskop-Belüftungseinrichtung 15.

Ein Gleichstromgebläse 47 ist in der Rückwand angeordnet und dient der Zufuhr von Luft in die Belüftungseinrichtung 15. Das Gebläse 47 wird mit dem Haupt­ schalter eingeschaltet. Ein Wechselstromanschluß 46 ist mit dem Stromversor­ gungsnetz zu verbinden.

Fig. 3 zeigt in einer Draufsicht die Anordnung der wesentlichen Komponenten mit Ausnahme der elektrischen Verdrahtung in der Endoskop-Belüftungseinrichtung 15.

Der Wechselstromanschluß 46, das Gleichstromgebläse 47, der Hauptschalter 26, das Bedienfeld S mit dem Anzeigefeld 28 und die Anschlüsse 11 und 24 sind an den Wänden des Gehäuses 10 angeordnet.

Verschiedene Teile zur Abgabe der Luft sind auf dem Boden des Gehäuses 10 angeordnet, und über ihnen befindet sich eine Schaltungskarte K. Diese deckt weitgehend alle in dem Gehäuse 10 untergebrachten Teile ab, sie kann aber auch kleiner als dargestellt sein. Sie trägt eine Schaltung zum Übertragen elektri­ scher Signale an die in dem Gehäuse vorhandenen Einheiten.

Der geschlossene Raum zur Abgabe von Luft ist in dem Gehäuse 10 ausgebildet. Er wird gebildet durch den Kompressor 13, eine Luftleitung AT5 (erste Luftlei­ tung), einen Luftbehälter 34, eine Luftleitung AT4 (zweite Luftleitung), ein Luftfilter 35, eine Luftleitung AT6 (dritte Luftleitung), eine Kupplung 36, eine Luftleitung AT7 (vierte Luftleitung), ein Drucksteuerventil 38, eine Luftleitung AT8 (dritte Luftleitung), eine Kupplung 37, eine Luftleitung AT9 (fünfte Luftleitung), einen Drucksensor 14, eine Luftleitung AT10 (dritte Luftleitung) und ein Abgabeventil 12, die untereinander verbunden sind. Die Luft in dem geschlossenen Raum wird über eine Luftleitung AT11 von dem Anschluß 11 abgeführt.

Der geschlossene Raum ist zum Drucksteuerventil 38 hin durch die Kupplung 36 und die Luftleitung AT7 und zu dem Drucksensor 14 durch die Kupplung 37 und die Luftleitung AT9 verzweigt. Die Kupplung 36 verbindet die Luftleitung AT6, die Luftleitung AT7, die Luftleitung AT8 miteinander, und die Kupplung 37 verbindet die Luftleitung AT8, die Luftleitung AT10 und die Luftleitung AT9. Die Luftleitun­ gen sind Schläuche.

Wird der Druck in dem geschlossenen Raum verändert bzw. Luft aus ihm abge­ führt, so wird das Drucksteuerventil 38 geöffnet, wenn der Luftdruck in dem ge­ schlossenen Raum abnimmt. Das Abgabeventil 12 ist normalerweise geschlos­ sen, wird jedoch geöffnet, wenn der Abgabeschalter 22 oder der Fußschalter 25 betätigt wird.

Ein Schalldämmer 33 zum Verringern des Betriebsgeräusches des Kompressors ist über eine Luftleitung AT3 mit dem Lufteinlaß (nicht dargestellt) des Kompres­ sors 13 verbunden. Ist der Kompressor 13 in Betrieb, so wird die durch den Schalldämmer 33 und die Luftleitung AT3 strömende Luft komprimiert und in den geschlossenen Raum abgegeben, wodurch der Luftdruck im geschlossenen Raum zunimmt. Der Schalldämmer 33 hat auch eine Filterfunktion, durch die Staub aus der dem Kompressor zugeführten Luft 13 ausgesondert wird.

Der Luftbehälter 34 vergrößert das Volumen des geschlossenen Raums. Das Volumen des Luftbehälters 34 ist viel größer als das Gesamtvolumen der Luftlei­ tungen AT4 bis AT10. An den Seiten 34c des Luftbehälters 34 sind Anschlüsse 34a und 34b angeordnet, mit denen die Luftleitungen AT5 und AT4 verbunden sind. Die Luftleitung AT5 ist mit dem Anschluß 34a verbunden, der von dem Kom­ pressor 13 einen größeren Abstand als der Anschluß 34b hat.

Das Luftfilter 35 dient zum Aussondern von Staub aus der Luft in dem geschlos­ senen Raum. Der Luftdruck in dem geschlossenen Raum wird mit dem Drucksen­ sor 14 gemessen.

Das Drucksteuerventil 38 gibt die Luft so ab, daß der Druck in dem geschlosse­ nen Raum je nach Erfordernis eingestellt wird. Wird festgestellt, daß der Druck in dem geschlossenen Raum, gemessen mit dem Drucksensor 14, niedriger ist als der eingestellte Wert, so arbeitet der Kompressor 13, und das Drucksteuerventil 38 wird geschlossen. In diesem Fall sichern die geschlossenen Ventile 38 und 12 den Verschluß des geschlossenen Raums, so daß aus ihm keine Luft austreten kann. Damit kann der Druck in dem geschlossenen Raum schnell den eingestell­ ten Wert erreichen. Wird festgestellt, daß der Druck in dem geschlossenen Raum höher als der eingestellte Wert ist, wird der Kompressor 13 stillgesetzt und das Drucksteuerventil 38 geöffnet. Ist der Druck in dem geschlossenen Raum gleich dem eingestellten Wert, so wird der Kompressor 13 nicht eingeschaltet bzw. still­ gesetzt, und das Drucksteuerventil 38 wird geschlossen. In diesem Fall werden die Ventile 38 und 12 geschlossen, um den geschlossenen Raum zu sichern und den Luftdruck darin auf dem eingestellten Wert zu halten, bis das Abgabeventil 12 geöffnet wird.

Wird der Abgabeschalter 22 oder der Fußschalter 25 betätigt, so wird das Abga­ beventil 12 eingeschaltet. Wird es geöffnet, so wird an dem Anschluß 11 über die Luftleitung AT11 Luft abgegeben.

Fig. 4 zeigt den Schnitt A-A' aus Fig. 3.

Das Gleichstromgebläse 47 befindet sich unter der Schaltungskarte K. Seine Po­ sition ist also niedriger als die Höhe H der Schaltungskarte K. Daher wird den Teilen, die den geschlossenen Raum bilden, die Luft von außen her mit dem Gleichstromgebläse 47 direkt zugeführt.

Die Schaltungskarte K sitzt auf vier Stützen 63. Die Zahl dieser Stützen 63 hängt von der Größe und der Form der Schaltungskarte K ab und kann auch anders sein. Jede Stütze 63 hat eine (nicht dargestellte) Gewindebohrung, in die eine Schraube 61 über einen Abstandhalter 62 zum Befestigen der Schaltungskarte K eingeschraubt ist.

Die Austrittsöffnung 60 befindet sich in der Seitenwand des Gehäuses 10, um das Betätigen der Schalter an der Vorderseite nicht zu stören. Die Austrittsöffnung 60 hat einen großen Abstand vom Gleichstromgebläse 47 und liegt höher als die Schaltungskarte K. Sie besteht aus horizontalen Schlitzen, die in zwei Reihen an­ geordnet sind.

Fig. 5 zeigt das Blockdiagramm der elektrischen Schaltung der Belüftungsein­ richtung.

Eine Steuerschaltung 39 enthält einen Signalprozessor 51, einen Spannungsver­ gleicher 52, eine Drucksteinstelleinheit 53 und eine CPU 54 und steuert den ge­ samten Betrieb der Endoskop-Belüftungseinrichtung 15. Die CPU 54 gibt Treiber­ signale an einen piezoelektrischen Schallgeber 49, die Lampe 27, den Kompres­ sor 13, das Drucksteuerventil 38 und das Austrittsventil 12.

Der Schalterabschnitt 48 des Bedienfeldes erzeugt Signale bei Betätigen des Ab­ gabeschalters 22, des Impulsschalters 29, des Sekundenschalters 30, des Auf­ wärtsschalters 31 und des Abwärtsschalters 32. Die von diesen Schaltern und von dem Fußschalter 25 abgegebenen Signale werden über einen Signalzwi­ schenblock 50 an die CPU 54 geleitet. In dem Signalzwischenblock 50 werden die von dem Bedienfeldabschnitt 48 kommenden Signale vorbestimmten Bearbeitun­ gen unterzogen oder in Signale umgesetzt, die von der CPU 54 verarbeitet wer­ den können. Das Signal entsprechend dem mit dem Aufwärtsschalter 31 und dem Abwärtsschalter 32 eingestellten Druckwert wird über den Signalzwischenblock 50 dem Anzeigeabschnitt 28 zugeführt.

Das Ausgangssignal des Drucksensors 14 wird dem Signalprozessor 51 zuge­ führt, wo es von Störeinflüssen befreit wird. Das so verarbeitete Signal wird dem Spannungsvergleicher 52 zugeführt. Andererseits wird entsprechend dem Signal des mit dem Aufwärtsschalter 31 bzw. dem Abwärtsschalter 32 eingestellten Drucks, das der CPU zugeführt wird, ein digitales Signal der Druckeinstelleinheit 53 (einem D/A-Wandler) zugeführt. Das digitale Signal wird in ein analoges Si­ gnal umgesetzt, das dann dem Spannungsvergleicher 52 zugeführt wird.

Der Spannungsvergleicher 52 vergleicht das Signal des Signalprozessors 51 mit dem Signal (Spannungssignal) der Druckeinstelleinheit 53. Das Vergleichssignal wird in ein Signal mit bestimmtem Spannungspegel umgesetzt, das von der CPU 54 verarbeitet werden kann. Diese prüft, ob der Luftdruck in dem geschlossenen Raum gleich dem eingestellten Druck ist, auf der Basis des von dem Spannungs­ vergleicher 52 abgegebenen Signals.

Wenn die verglichenen Spannungen weitgehend gleich sind, kann ein Betriebs­ zustand eintreten, bei dem sich Start und Stop des Kompressors 13 und Öffnen und Schließen des Drucksteuerventils 38 wiederholen. Um einen solchen Zustand zu vermeiden, hat der Spannungsvergleichsbereich vorzugsweise eine Nichtan­ sprechzone.

Der piezoelektrische Schallgeber 49 erzeugt einen Summton bei jeder Schalter­ betätigung. Ist die Belüftungseinrichtung im Bereitzustand, so wird die Lampe 27 eingeschaltet.

Einer Stromversorgungsschaltung wird Strom über den Wechselstromanschluß 46 und den Hauptschalter 26 zugeführt, so daß jeweils eine vorbestimmte Spannung dem Anzeigeabschnitt 28, dem Drucksensor 14, der CPU 54, dem Kompressor 13, dem Drucksteuerventil 38 und dem Abgabeventil 12 zugeführt wird.

Wie vorstehend beschrieben, werden Start und Stop des Kompressors 13 sowie Öffnen und Schließen des Drucksteuerventils 38 entsprechend dem Druck in dem geschlossenen Raum gesteuert, der mit dem Drucksensor 14 gemessen wird, so daß der Druck jeweils auf den voreingestellten Druckwert eingestellt wird. Die so unter Druck stehende Luft kann bei Öffnen des Abgabeventils 12 in die Körper­ höhle eingeführt werden. Außerdem wird der Druck in der Körperhöhle abhängig von einer Druckänderung korrigiert und somit der Druck der abgegebenen Luft eingestellt.

Das Gleichstromgebläse 47 saugt Außenluft an, und diese wird den den ge­ schlossenen Raum einschließenden Einheiten zugeführt, um deren Wärmeerzeu­ gung zu begrenzen, z. B. dem Kompressor, so daß die Lufttemperatur in dem ge­ schlossenen Raum weitgehend gleich der Außenlufttemperatur gehalten wird. Da­ durch wird das Problem gelöst, daß der Luftdruck in dem geschlossenen Raum durch Temperaturänderung im Gehäuse 10 verändert wird, wenn der geschlos­ sene Raum dicht abgeschlossen ist und ein konstantes Volumen hat. Deshalb ist die Drucksteuerung zu jedem Zeitpunkt stabil.

Die Schaltungskarte K ist über dem Gleichstromgebläse 47 angeordnet. Auch wenn sie im Betrieb Wärme erzeugt, so wird der geschlossene Raum dadurch nicht beeinflußt. Infolge der Wärmekonvektion bewegt sich erwärmte Luft auf­ wärts, und daher wird die durch die Schaltungskarte K erwärmte Luft in den obe­ ren Teil des Gehäuses 10 geleitet. Die Luft wird dort abgekühlt und bewegt sich abwärts oder sie wird der Austrittsöffnung 60 zugeführt. Daher kann die Luft von der Schaltungskarte nicht die Luft in dem geschlossenen Raum beeinflussen, und die Temperatur der Luft in diesem Raum bleibt gleich der Außenlufttemperatur. Der Druck in dem geschlossenen Raum bleibt unverändert, d. h. die Drucksteue­ rung kann stabil ausgeführt werden.

Die Austrittsöffnung 60 hat einen vergleichsweise großen Abstand zum Gleich­ stromgebläse 47 und liegt über der Schaltungskarte K. Da das Gleichstromge­ bläse 47 die Außenluft ansaugt, wird die von der Schaltungskarte K erwärmte Luft nicht im Gehäuse 10 angesammelt und wird aus dem Gehäuse 10 ausgegeben. Dies bedeutet, daß die Lufttemperatur in dem geschlossenen Raum gleich der Außenlufttemperatur gehalten wird und eine stabile Drucksteuerung realisiert wird.

Da der Kompressor 13 neben dem Gleichstromgebläse 47 angeordnet ist, trifft die in das Gehäuse strömende Außenluft direkt auf den Kompressor 13. Daher sollte zum Aussondern des Staubs aus der Außenluft hauptsächlich der Bereich des Kompressors 13 in Betracht kommen, auf den die Luft zuerst trifft.

Verglichen mit den einfachen Elementen, die den geschlossenen Raum definie­ ren, sind die Teile auf der Schaltungskarte K kompliziert. Vorzugsweise sollte die Schaltungskarte K leicht gewartet werden können. Bei dem beschriebenen Aus­ führungsbeispiel ist sie im oberen Raum des Gehäuses 10 angeordnet und mit den Schrauben 61 befestigt. Sie kann also leicht entfernt werden, so daß sie ent­ sprechend einfach gewartet werden kann. Ferner können die Schaltungen auf der Schaltungskarte K ohne deren Bewegung geprüft werden, so daß auch eine ent­ sprechende Wartung bei fest montierter Schaltungskarte K möglich ist.

Um die Schaltungskarte K zum Überprüfen der unter ihr befindlichen Einheiten zu bewegen, kann sie an einer Kante mit einem Scharnier befestigt sein.

Claims (6)

1. Endoskop-Belüftungseinrichtung mit einem Kompressor zur Abgabe von Luft in einen geschlossenen Raum, einer Schaltungskarte für Schaltungen zum Übertragen elektrischer Signale an den Kompressor, den Drucksensor, das Drucksteuerventil und die den geschlossenen Raum bildenden Teile, und einer Austrittsöffnung zur Abgabe von durch die Schaltungskarte erwärmter Luft, dadurch gekennzeichnet, daß die den geschlossenen Raum bildenden Teile unter der Schaltungskarte angeordnet sind, und daß die Austrittsöff­ nung über der Schaltungskarte angeordnet ist.

2. Endoskop-Belüftungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der geschlossene Raum gebildet ist durch folgende Einheiten:
den Kompressor, einen Luftbehälter, eine erste Luftleitung zum Verbinden des Kompressors mit dem Luftbehälter, eine zweite Luftleitung zum Verbin­ den des Luftbehälters mit einem Luftfilter, eine dritte Luftleitung zum Verbin­ den des Luftfilters mit einem Abgabeventil, eine vierte Luftleitung zum Ver­ binden der dritten Luftleitung und eines Drucksteuerventils, und eine fünfte Luftleitung zum Verbinden der dritten Luftleitung mit einem Drucksensor.

3. Endoskop-Belüftungseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die dritte Luftleitung über Kupplungen mit der vierten und der fünf­ ten Luftleitung verbunden ist.

4. Endoskop-Belüftungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungskarte auf Stützen befe­ stigt ist.

5. Endoskop-Belüftungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittsöffnung bezüglich des ge­ schlossenen Raums einem Luftgebläse zum Zuführen von Außenluft abge­ wandt ist.

6. Endoskop-Belüftungseinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich­ net, daß das Luftgebläse neben dem Kompressor angeordnet ist.