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Die
Erfindung betrifft ein Anwendungsteil nach dem Oberbegriff des Anspruches
1.
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Gattungsgemäße Anwendungsteile
enthalten elektrisch beaufschlagte Einrichtungen, wie z.B. Ultraschalleinrichtungen
für Ultraschalluntersuchungen,
Sensoren beliebiger Art, z.B. zur Temperaturmessung oder insbesondere,
wenn es sich bei dem medizinischen Gerät um ein Videoendoskop handelt, einen
Videochip, der mit Versorgungsspannungen und Steuersignalen versorgt
ist, die Bilddaten über eine
Datenleitung abgibt. Die elektrisch beaufschlagte Einrichtung ist über ein
Kabel nach außen
mit einer Versorgungs- und Auswerteeinrichtung verbunden, die ihrerseits
elektrisch vom Netz versorgt wird, gegenüber welchem die Einrichtung
galvanisch getrennt ist.
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Innerhalb
des medizinischen Gerätes
ist die Einrichtung an eine Gerätemasse
angeschlossen, welche gegenüber
der Netzerde isoliert ist. Zur Abschirmung der Einrichtung nach
außen
kann das Innenrohr an die Gerätemasse
angeschlossen sein, womit z.B. die Abstrahlung hochfrequenter Signale aus
dem Anwendungsteil verringert wird.
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Das
die elektrisch beaufschlagte Einrichtung umgebende Innenrohr ist
gegenüber
dem dem Körper
anliegenden Außenrohr,
das üblicherweise
aus Metall besteht, elektrisch isoliert, so dass der Körper vor
z.B. bei elektrischen Störungen
am Innenrohr anliegenden Spannungen geschützt ist.
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Trotz
dieser durch entsprechende Vorschriften bestimmten Schutzmaßnahmen
fließen
stets von der Oberfläche
eines Anwendungsteiles sogenannte Patientenableitströme zum Patienten,
die für
diesen schädlich
sein können.
Dabei geht es vor allem um Ströme
mit Netzfrequenz, also mit 50 bzw. 60 Hz. Dadurch verursachte Ströme im Körper schädigen insbesondere
das Herz und können
im schlimmsten Fall zum Herzkammerflimmern führen.
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Die
Patientenableitströme
fließen
vom Anwendungsteil durch den Körper
zu einer Erdverbindung des Körpers,
beispielsweise über
den Operationstisch, können
aber auch von einem anderen, in Kontakt mit dem Körper befindlichen
elektrischen Gerät
stammen und über
das Anwendungsteil und dessen Netzanschluß zur Netzerde fließen, auch wenn
dieses erdfrei z.B. über
einen Trenntrafo versorgt wird.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, bei einem gattungsgemäßen Anwendungsteil
auf mechanisch konstruktivem Wege den Patientenableitstrom zu verringern.
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Diese
Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.
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Die
Erfindung geht von der Erkenntnis aus, dass bei einem gut isolierten,
erfindungsgemäßen Anwendungsteil
Schadspannungen, insbesondere Brummspannungen auf der Gerätemasse
der elektrischen Einrichtung das Innenrohr beaufschlagen, insbesondere
wenn dieses an der Gerätemasse
liegt. Vom Innenrohr wird die Spannung kapazitiv nach außen zum
Körper
bzw. zum Außenrohr
gekoppelt und erzeugt den Ableitstrom von dort in den Körper, oder der
Ableitstrom fließt
in umgekehrter Richtung, wenn Spannung z.B. von einem anderen Gerät am Körper liegt.
Besteht das Außenrohr
nicht in der üblichen Ausführung aus
Metall, sondern aus elektrisch isolierendem Material z.B. Kunststoff,
so kann der Patientenableitstrom direkt kapazitiv zwischen Innenrohr und
Körpergewebe
fließen.
Durch die erfindungsgemäße Vergrößerung des
Abstandes zwischen Innenrohr und Außenrohr wird die Kapazität zwischen
diesen verringert, was zu einer Verringerung des Ableitstromes führt. Auch
wenn die Möglichkeiten, über Schaltungsverbesserungen
und Verbesserung der Isolation den Ableitstrom zu verringern, ausgeschöpft sind,
kann auf diesem mechanisch konstruktivem Wege der Ableitstrom erheblich
verringert und somit die Patientensicherheit verbessert werden.
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Das
Außenrohr
des Anwendungsteiles ist in der Regel aus anwendungsbedingten Gründen, beispielsweise
bei einem Videoendoskop, als rundes Rohr konstanten Querschnittes
ausgebildet. Um eine möglichst
geringe Kapazität
zwischen Außenrohr und
Innenrohr zu erhalten, wäre
das Innenrohr also möglichst
eng und konzentrisch zum Außenrohr
mit über
seine Länge
konstantem Querschnitt anzuordnen. Vorzugsweise sind jedoch die
Merkmale des Anspruches 2 vorgesehen. Über die Länge des Anwendungsteiles kann
die elektrisch beaufschlagte Einrichtung unterschiedliche Querschnitte
aufweisen. Das Innenrohr passt sich dann vorzugsweise dem Querschnittsbedarf
der Einrichtung an, ist also an verdickten Bereichen der Einrichtung
dicker und an dünneren
Bereichen der Einrichtung dünner.
Dadurch kann über
Teile des Innenrohres dessen Abstand zum Außenrohr weiter vergrößert und
somit die Kapazität
zwischen den Rohren weiter verringert werden.
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Nach
Anspruch 3 ist dabei bei einem Videoendoskop mit dessen typischer
Ausbildung der Einrichtung das Innenrohr in seinen Endbereichen
mit größerem Querschnitt
und im mittleren Bereich mit geringem Querschnitt ausgebildet, nämlich in
dem mittleren Bereich, in dem die Einrichtung lediglich aus Kabeln
geringen Querschnittsbedarfes besteht. Dadurch läßt sich der Patientenableitstrom
sehr weitgehend verringern.
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In
der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise und schematisch in
einer einzigen 1 dargestellt. Diese zeigt ein
Videoendoskop mit axial geschnitten dargestelltem Anwendungsteil.
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1 zeigt
ein medizinisches Gerät
mit einem Anwendungsteil 1, das im Ausführungsbeispiel als videoendoskopische
Optik ausgebildet ist. Das dargestellte Anwendungsteil 1 ist
in einen Kanal 2 eines menschlichen Körpers 3 eingeschoben.
Der Kanal 2 kann ein natürlicher Kanal oder ein zu Beobachtungszwecken
eingestochener Kanal sein. Im dargestellten Beispiel liegt das Anwendungsteil 1 direkt
in dem Kanal 2. Es kann auch durch einen Durchgangskanal
eines endoskopischen oder laparoskopischen Gerätes in den Kanal 2 oder
einen Körperhohlraum eingeführt sein,
so daß es
dem Körper
nur teilweise anliegt.
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Das
dargestellte Anwendungsteil 1 weist in üblicher Ausbildung einer videoendoskopischen
Optik ein zweirohrig ausgebildetes Außenrohr auf, das ein innenliegendes
Faserrohr 4 und ein außenliegendes
Hüllrohr 5 aufweist,
zwischen denen Lichtleitfasern 6 zum distalen Ende des
Anwendungsteiles 1 verlaufen, um dort das Beobachtungsgebiet
zu beleuchten. Die Lichtleitfasern 6 sind an einem Stutzen 7 mit
einem Lichtleitanschlußkabel
an eine externe Lichtquelle anschließbar. Faserrohr 4 und
Hüllrohr 5 sind
in üblicher
Weise aus Metall ausgebildet und zum Beispiel durch Verschweißung oder
Verlötung elektrisch
leitend miteinander verbunden.
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Innerhalb
des Außenrohres 4, 5 ist
ein Innenrohr 8 angeordnet, das eine elektrisch beaufschlagte Einrichtung
in Form einer Videoeinrichtung aufnimmt. Diese weist im distalen
Endbereich des Anwendungsteiles 1 einen Videochip 9 auf,
der durch ein schematisch mit einer Linse angedeutetes Objektiv 10 sowie
ein das Faserrohr 4 distal verschließendes Fenster 12 das
Beobachtungsfeld betrachtet. Im proximalen Endbereich des Anwendungsteiles 1 ist
im Innenrohr 8 ein elektrisches Bauelement 13,
z.B. ein Verstärker,
angeordnet. Elektrische Leitungen 14 verbinden den Videochip 9 mit
dem Bauelement 13 und dieses nach außen durch eine das proximale Ende
des Faserrohres 4 abgedichtet verschließende Isolierdurchführung 15,
beispielsweise eine Glaseinschmelzung, nach außen. Die Leitungen 14 sind
außen über ein
Kabel 16 an eine Steuereinrichtung 17 angeschlossen,
die über
Stromversorgungsleitungen das Bauelement 13 und den Videochip 9 mit
den notwendigen Betriebsspannungen versorgt, über Datenleitungen Steuersignale
abgibt, über
weitere Datenleitungen Bildinformationen vom Videochip 9 empfängt, diese
gegebenenfalls über
Videoausgänge
an einen Monitor abgibt und sonstige erforderliche Aufgaben erfüllt. Zu
ihrer Versorgung ist die Einheit 17 über einen Trenntrafo 18 an
die spannungsführenden Leitungen
L und N eines z.B. mit 50 Hz betriebenen Netzes angeschlossen, nicht
aber an die Netzerde PE.
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Aus
Gründen
der Elektrischen Sicherheit wichtig und vorgeschrieben ist eine
galvanische Trennung der elektrisch beaufschlagten Einheit 9, 13, 14 im
Anwendungsteil 1. Diese kann auch auf andere Weise erreicht
werden z.B. durch kom plette galvanische Trennung zwischen Anwendungsteil 1 und Steuereinrichtung 17 oder
innerhalb der Steuereinrichtung 17.
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Eine
der Leitungen 14 der dargestellten videoendoskopischen
Einrichtung führt
die Gerätemasse 19.
Diese ist mit einer Leitung 20 an das Innenrohr 8 angeschlossen,
so dass dieses auf Gerätemasse liegt.
Damit werden hochfrequente Abstrahlungen der im höheren MHz-Bereich
arbeitenden videoendoskopischen Einrichtungen nach außen abgeschirmt.
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Wie 1 zeigt,
ist das Innenrohr 8 gegenüber dem Außenrohr 4, 5 elektrisch
isoliert, und zwar im Ausführungsbeispiel
mittels Isolierringen 21 aus geeignetem elektrisch isolierendem
Material, wie z.B. Keramik, die zwischen dem Innenrohr 8 und
dem Faserrohr 4 angeordnet sind.
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Auf
der Gerätemasse 19 und
somit auf dem Innenrohr 8 liegt unvermeidbar eine Wechselspannung,
insbesondere ein Netzbrumm, also eine Wechselspannung mit Netzfrequenz
von 50 bzw. 60 Hz. Auch wenn das Innenrohr nicht auf Gerätemasse
läge, würde es kapazitiv
von der elektrisch beaufschlagten Einheit 9, 13, 14 mit
diesem beaufschlagt. Diese Wechselspannung koppelt kapazitiv zum
Außenrohr 4, 6 und
fließt
von diesem in den Körper 3 ab. Die
Höhe des
so erzeugten, in den Patienten fließenden Patientenableitstromes
hängt u.a.
von der Koppelkapazität
zwischen Innenrohr 8 und Außenrohr 4, 5 ab.
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Erfindungsgemäß ist, wie 1 zeigt,
diese Koppelkapazität
durch Vergrößerung des
Abstandes zwischen dem Innenrohr 8 und dem Außenrohr 4 verringert.
Dazu ist in der dargestellten bevorzugten Ausgestaltung das Innenrohr 8 so
eng wie möglich ausgebildet,
und zwar angepasst an die Querschnittserfordernisse der videoendoskopischen
Einrichtung. An Stellen, wo diese einen großen Querschnitt aufweist, beim
Videochip 9 und beim Bauelement 13 ist der Durchmesser
des Innenrohres 8 größer. Dort,
wo der Querschnittsbedarf der videoendoskopischen Einrichtung, nämlich im
Bereich der Leitungen 14, niedrig ist, hat das Innenrohr 8 einen
geringen Durchmesser.
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Dadurch
ist die Kapazität
zwischen den Rohren 8 und 4 stark verringert,
wodurch sich der Patientenableitstrom verringert.
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Der
Patientenableitstrom läßt sich
außerhalb des
Patienten mit einem in 1 dargestellten Wechselstrommeßgerät 22 bestimmen,
das mit den dargestellten Leitungen an die Außenoberfläche des Hüllrohres 5 des Anwendungsteiles 1 einerseits
und andererseits an die Netzerde PE angeschlossen wird. Je nach
geltenden Vorschriften sind Obergrenzen im Bereich unterhalb oder
bei einigen mA einzuhalten.
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Die
vorgeschriebenen Höchstgrenzen
für den
Patientenableitstrom gelten auch für den Fall, dass im Körper 3 ein
fremdes, defektes elektrisches Gerät eingesetzt ist, das den Körper mit
einer Spannung beaufschlagt, die über das Anwendungsteil 1 zur
Erde abfließen
kann. Dieser Fall wird noch verschärft, wenn, wie in 1 dargestellt,
zwischen Gerätemasse 19 und
Netzerde PE ein Kondensator 11 liegt, der die Hochfrequenzabschirmung
verbessern soll, aber auch die parasitäre Stromableitung zur Erde
erhöht.
Auch in diesem Fall wird Wechselstromfluß durch die Verringerung der
Kapazität
zwischen dem Innenrohr 8 und dem Außenrohr 4, 5 verringert.