WO2020144107A1 - Verbindungskörper eines endoskops und verfahren zum montieren eines endoskops - Google Patents

Verbindungskörper eines endoskops und verfahren zum montieren eines endoskops Download PDF

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electrical
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Alrun THÜMEN
Uwe SCHÖLER
Jens SCHNITGER
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Definitions

  • Endoscope connector body and method for mounting an endoscope
  • the invention relates to a connecting body of an endoscope, which provides an electrical connection between at least one electrical component arranged in a proximal end region of the endoscope and an internal electrical connection present in the proximal end region.
  • the invention further relates to a method for mounting an endoscope in which such a connecting body is used.
  • Medical endoscopes often have switches or buttons in the area of their proximal end, that is to say in the area or close to the handle that is held by the user when using the endoscope, in order to select or control various functions of the endoscope.
  • buttons are soldered onto a flexible printed circuit board, which is fixed to a holding element provided within the endoscope, for example by means of screws or the like.
  • a flexible printed circuit board which is fixed to a holding element provided within the endoscope, for example by means of screws or the like.
  • injection molded circuit carriers which are also referred to as MID elements (Molded Interconnected Device)
  • MID elements Molded Interconnected Device
  • Such injection molded plastic components comprise metallic conductor tracks applied using special processes and serve as circuit carriers for electronic or mechatronic assemblies.
  • An endoscope with a MID element is known from DE 10 2013 224 683 A1. At least one electronic instrument sits on the MID element and is electrically supplied via conductor tracks of the MID element.
  • the object is achieved by a connecting body of an endoscope which provides an electrical connection between at least one electrical component arranged in a proximal end region of the endoscope and an internal electrical connection present in the proximal end region, the
  • the connecting body is further developed in that it comprises a dimensionally stable three-dimensional circuit carrier and a flexible elongate circuit board, the at least one component in a first region of the circuit carrier being mechanically connected directly to the latter and being contacted by conductor tracks encompassed by the circuit carrier, a first end the flexible circuit board in a different from the first second
  • the area of the circuit carrier is mechanically connected directly to it and is contacted for electrical connection to the at least one component with conductor tracks encompassed by the circuit carrier, and wherein the second end opposite the first end in a longitudinal direction of contact is contacted with the internal electrical connection or provides this.
  • the connecting body advantageously fulfills a double function.
  • it serves as a mechanical holder for the at least one electrical component.
  • it includes the dimensionally stable three-dimensional circuit carrier.
  • the connecting body serves as a flexible electrical connecting element since it also comprises a flexible, elongated printed circuit board which is connected to the dimensionally stable three-dimensional conductor carrier.
  • the electrical connection present at the second end of the flexible cable carrier can be located in an area of the endoscope that is designed to be movable (for example rotatable) relative to another area in which the dimensionally stable circuit carrier is present. This is typically the case, for example, between a distal part of the endoscope and the handle.
  • the endoscope has, for example, a rotary wheel or the like, which can be rotated about the longitudinal axis of the endoscope shaft with respect to the handle of the endoscope.
  • the elongated flexible printed circuit board can, for example, connect the dimensionally stable three-dimensional circuit carrier present in this rotatable part to an electrical connection present in the region of the handle.
  • the dimensionally stable circuit carrier has the advantage that it has both the function of a mechanical holding element for the electrical components and the function of a printed circuit board united.
  • the dimensionally stable circuit carrier also has a double function.
  • the dimensionally stable circuit carrier eliminates the problems that occur with conventional designs, which are largely due to tolerances between a mechanical holding element and the traditionally used printed circuit board on which the components are present. It was namely found in the context of the invention that the change in the reliability of the functionality of the operating elements, which can be determined in the course of time, is essentially due to the unavoidable manufacturing tolerances between the printed circuit board and the mechanical holding element. In the course of the life of the endoscope, for example, as a result of preparation processes and the associated thermal loads, there are changes in the mounting position of the circuit board and thus the electrical components. Now it can happen that a component no longer functions reliably in its changed position, since, for example, an outer cap or cover no longer interacts ideally with the component.
  • the circuit carrier is made, for example, of a plastic that is suitable for laser direct structuring.
  • a suitable material is, for example, PEEK.
  • the conductor tracks of the dimensionally stable three-dimensional circuit carrier are produced, for example, in a laser direct structuring process.
  • a layer system made of copper, nickel and gold is used as the material for the conductor tracks Commitment. It is, for example, a layer system with three layers of copper, nickel and gold, which can be arranged in any order.
  • the conductor tracks are applied, for example, in an electroless coating process.
  • the circuit carrier is also, for example, an injection molded part.
  • the circuit carrier is thus, for example, a dimensionally stable three-dimensional injection molded circuit carrier.
  • the circuit carrier is a component produced by means of 3D printing.
  • the at least one component is electrically connected by means of a solder connection to at least one of the conductor tracks of the circuit carrier.
  • the electrical component is an electrical switch.
  • the electrical switch is a push button or push button.
  • Other electronic components are also provided. These can be, for example, resistors, capacitors or a wide variety of integrated circuits (ICs).
  • ICs integrated circuits
  • an LED can be provided for a display or an illuminated button.
  • an electrical switch interacts in many cases with an external control element such as a cap or the like, the reliable positioning of an electrical switch is particularly important in order to ensure and maintain its functionality.
  • the at least one electrical component is arranged on an outer side of the circuit carrier and the circuit carrier on an opposite inner side, at least in sections, is complementary to an inner proximal component of the endoscope. det.
  • the circuit carrier is in particular axial, i.e. in the longitudinal axial direction of the endoscope (this will often correspond to a longitudinal direction of extension of a shaft of the endoscope) and in a direction of rotation.
  • the direction of rotation corresponds many times to a circumferential direction of the shaft.
  • This fixation takes place, for example, by means of suitable snap connections.
  • Such a design of the circuit carrier allows an exact positioning within the endoscope.
  • the functional reliability of the electrical components is improved. This is mainly due to the fact that the electrical components on the circuit carrier are prevented from slipping in the axial direction and in the circumferential direction relative to external operating elements (for example caps and the like). This ensures optimal mechanical interaction between the external controls and the electrical components.
  • the positive connection is produced by extrusion coating.
  • the connecting body is sprayed around a supporting component of the endoscope in the proximal end region of the endoscope. This is particularly advantageous when mechanical forces act on the joint.
  • the circuit carrier is provided with fixing means which enable the connection body to be mounted on the internal proximal component of the endoscope without tools.
  • connection means such as latching arms, latching lugs or the like, are formed in one piece with the dimensionally stable three-dimensional circuit carrier.
  • the flexible printed circuit board comprises at least one through-hole extending along an outer edge of the printed circuit board (also referred to as via), the printed circuit board being electrically connected to a conductor track of the carrier body by means of a solder connection connecting this through connection.
  • the connection i.e. mechanical connection, and contacting of the circuit board via such edge vias makes the soldering process considerably easier.
  • soldering position of the electrical components and / or the flexible conductor track is specified by appropriately attached reference structures, for example stops, markings or the like, in relation to the dimensionally stable three-dimensional circuit carrier. This also facilitates the assembly of the endoscope.
  • the at least one electrical component is arranged on an outside of the circuit carrier and the flexible printed circuit board is electrically and mechanically connected to the circuit carrier on an opposite inside of the circuit carrier.
  • the circuit carrier is, for example, in the area of a handle the endoscope on an existing in this area in the interior of the en doscope cladding tube.
  • the flexible printed circuit board is led between a fiber tube and a cladding tube of the endoscope to the electrical connection.
  • the object is further achieved by a method for mounting an endoscope, in which a connecting body according to one or more of the aforementioned embodiments is mounted on a proximal component of the endoscope without tools and an electrical contact between the electrical component and the proximal end region of the endoscope existing internal electrical connection is established.
  • the connecting body is designed so that it is provided with fi xing means that enable tool-free assembly of the connecting body on the inner component of the endoscope.
  • the inventive method allows a quick and effi cient assembly of the endoscope.
  • the same or similar advantages apply to the method as have already been mentioned with regard to the connecting body itself.
  • Fig. 1 is a schematic and simplified plan view of the
  • Fig. 2 is a schematic and simplified plan view of the
  • FIG. 3 shows a schematic and simplified perspective illustration of a connecting body in the assembled state in an endoscope, the dimensionally stable three-dimensional circuit carrier being mounted in the proximal end region of the endoscope,
  • Fig. 4 is a further schematic and simplified perspective view of a sectional view in a plane perpendicular to a longitudinal axial direction of the endoscope shaft, wherein the dimensionally stable three-dimensional circuit carrier of the connec tion body and the elongated flexible circuit board are also shown in section, and
  • Fig. 5 is a schematic and simplified perspective
  • FIG. 1 shows a schematic and simplified plan view of a connecting body 2 of an endoscope.
  • the connecting body 2 is arranged in a proximal end region of the endoscope. It provides an electrical connection between an electrical component 4, which is present in a proximal end region of the endoscope, and an internal electrical connection 6.
  • the electrical component 4 should be an electrical switching element.
  • a first, second and third pressure switch 4a, 4b, 4c are shown as electrical switching elements in FIG. 1.
  • the electrical connection 6 is formed by schematically indicated connection contacts 6a..6e ge.
  • the connecting body 2 comprises a dimensionally stable three-dimensional circuit carrier 8 and a flexible longitudinal printed circuit board 10.
  • the circuit carrier 8 is, for example, an injection molded part. However, it can also be a component produced by means of 3D printing.
  • the circuit carrier 8 is made, for example, of egg nem plastic, which is suitable for laser direct structuring. A possible plastic material is PEEK.
  • conductor tracks 12 are applied to the circuit carrier 8, for example using an electroless coating method.
  • a material for the conductor tracks 12 for example, a layer system with three layers of copper, nickel and gold is provided, wherein the individual layers can be arranged in any order.
  • the electrical components 4 in the form of the pressure switches 4a, 4b and 4c are mechanically and electrically directly connected to these in different areas of the circuit carrier 8. connected to it.
  • the circuit carrier 8 thus serves as a mechanical holding element for the components 4 on the one hand and as an electrical connecting element for the other.
  • the contacts of the components 4 are contacted with the conductor tracks 12, for example by means of soldered connections.
  • Fig. 2 also shows a schematically simplified plan view of the connecting body 2 from its underside.
  • a first end 14a of the flexible printed circuit board 10 is mechanically and electrically connected to the circuit carrier 8 directly on the underside thereof.
  • solder connections are provided, for example, between the first end 14a of the flexible printed circuit board 10 and contacts present on the underside of the circuit carrier 8. These contacts are to be regarded as part of the conductor tracks 12.
  • the electrical components 4 (Fig. 1) are arranged on an outside of the connecting body 2
  • the flexible circuit board 10 is contacted with the circuit carrier 8 on its inside (Fig. 2).
  • existing conductor tracks 12 connect the existing contacts at the first end 14a with the connection contacts 6a..6e of the electrical connection 6 (FIG. 1), which are in the area of a second end of the flexible 14b Printed circuit board 10 are.
  • the flexible circuit board 10 has, for example, on its outer edges in the region of the first end 14a on its outside (side edge) through vias 16 (edge vias), on which the flexible circuit board 10 is contacted with the conductor tracks 12 of the circuit board 8.
  • These plated-through holes 16 are indicated in FIG. 2 by indentations.
  • the visible in Fig. 2 underside or inside of the circuit carrier 8 is at least in sections complementary to one proximal component of the endoscope.
  • Fig. 3 shows a schematic and simplified perspective view of the connecting body 2 in the assembled state.
  • the circuit carrier 8 is mounted in the proximal end region of the endoscope and, for example, is placed on a cladding tube 18 of the endoscope.
  • the flexible printed circuit board 10 which is only visible in sections, extends in the proximal direction (to the right in FIG. 3) and provides an electrical connection 6 at its second end 14b which is further proximal and is present in the interior of the endoscope.
  • This electrical connection 6 can for example be contacted with egg nem at the end of the handle plug or the like Chen.
  • the circuit carrier 8 is provided with fixing or holding means, which allow the connection body 2 to be mounted without tools on the inner proximal component of the endoscope, in this case on the cladding tube 18. For example, locking hooks are provided for this purpose.
  • Fig. 4 shows a schematic and simplified perspective sectional view in a plane which is at least approximately perpendicular to a longitudinal axial direction of the endoscope shaft.
  • the circuit carrier 8, including the electrical components 4, as well as the flexible printed circuit board 10 and the cladding tube 18 and a fiber tube 20 of the endoscope lying further inside are shown in section.
  • the flexible printed circuit board 10 extends between the fiber tube 20 and the cladding tube 18 of the endoscope in its longitudinal axial direction.
  • the circuit carrier 8 is designed on its inside complementary to an outside of the cladding tube 18.
  • the circuit carrier 8 comprises two opposing legs 20a, 20b, which bend slightly (apart) when the circuit carrier 8 is plugged onto the cladding tube 18, so that in the manner of a snap connection of the circuit carrier 8 can be placed on the cladding tube 18. So that the scarf device carrier 8 both in the axial direction and in the circumferential direction (rotationally) of the endoscope and its position is thus defined, it has a locking lug 22 which engages in a form-fitting opening 18 provided for this purpose. In this way, the connecting body 2 can be mounted on the cladding tube 18 of the endoscope without tools.
  • Fig. 5 shows a schematic and simplified perspective sectional view of the assembled circuit carrier 8, on the outside ß the first pressure switch 4a is visible as an exemplary electrical component 4.
  • the endoscope has an operating button 24 on its outside. It is a push button that comprises a flexible dome 26, for example made of rubber, in which a stamp 28 is poured sen. This stamp 28 interacts with a contact button 30 of the first pressure switch 4a.
  • the pressure switch 4a is mechanically and electrically connected to the circuit carrier 8, which in turn is securely fixed on the cladding tube 18 via the positive connection just described. With this construction, the direction between the stamp 28 and the contact button 30 can be produced safely and reliably. This also applies after many preparation and use cycles.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Verbindungskörper (2) eines Endoskops, der eine elektrische Verbindung zwischen wenigstens einem in einem proximalen Endbereich des Endoskops angeordneten elektrischen Bauteil (4) und einem im proximalen Endbereich vorhandenen innenliegenden elektrischen Anschluss (6) bereitstellt. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass der Verbindungskörper (2) einen formstabilen dreidimensionalen Schaltungsträger (8) und eine flexible längserstreckte Leiterplatte (10) umfasst, wobei das wenigstens eine Bauteil (4) in einem ersten Bereich des Schaltungsträgers (8) mechanisch direkt mit diesem verbunden und mit von dem Schaltungsträger (8) umfassten Leiterbahnen (12) kontaktiert ist, wobei ein erstes Ende (14a) der flexiblen Leiterplatte (10) in einem von dem ersten verschiedenen zweiten Bereich des Schaltungsträgers (8) mechanisch direkt mit diesem verbunden und zur elektrischen Verbindung mit dem zumindest einen Bauteil (4) mit von dem Schaltungsträger (8) umfassten Leiterbahnen (12) kontaktiert ist und wobei das dem ersten Ende (14a) in einer Längserstreckungsrichtung gegenüberliegende zweite Ende (14b) mit dem innenliegenden elektrischen Anschluss kontaktiert ist oder diesen bereitstellt.

Description

Verbindungskörper eines Endoskops und Verfahren zum Montieren eines Endoskops
Beschreibung
Die Erfindung betrifft einen Verbindungskörper eines Endoskops, der eine elektrische Verbindung zwischen wenigstens einem in ei nem proximalen Endbereich des Endoskops angeordneten elektri schen Bauteil und einem im proximalen Endbereich vorhandenen innenliegenden elektrischen Anschluss bereitstellt. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Montieren eines Endoskops bei dem ein solcher Verbindungskörper zum Einsatz kommt.
Medizinische Endoskope weisen im Bereich ihres proximalen En des, also im Bereich oder nahe des Handgriffs, der vom Benutzer bei Verwendung des Endoskops gehalten wird, vielfach Schalter oder Taster auf, um verschiedene Funktionen des Endoskops aus zuwählen oder zu steuern. Herkömmlich werden solche Taster auf eine flexible Leiterplatte aufgelötet, welche an einem vorgesehenen Halteelement innerhalb des Endoskops beispielsweise mittels Schrauben oder dergleichen fixiert wird. Es hat sich jedoch heraus- gestellt, dass die Funktionsfähigkeit solcher Bedienelemente im Laufe der Zeit abnehmen kann.
Neben herkömmlichen Leiterplatten, die sowohl formstabil als auch flexibel ausgeführt sein können, sind spritzgegossene Schaltungs träger, die auch als MID-Elemente (engl. Moulded Interconnected Device) bezeichnet werden, bekannt. Solche spritzgegossenen Kunststoffbauteile umfassen mit speziellen Verfahren aufgebrachte metallische Leiterbahnen und dienen als Schaltungsträger für elekt- ronische oder mechatronische Baugruppen.
Aus DE 10 2013 224 683 A1 ist ein Endoskop mit einem MID- Element bekannt. Zumindest ein elektronisches Instrument sitzt auf dem MID-Element und wird über Leiterbahnen des MID-Elements elektrisch versorgt.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, einen verbesserten Verbin dungskörper eines Endoskops sowie ein verbessertes Verfahren zum Montieren eines Endoskops anzugeben.
Die Aufgabe wird gelöst durch einen Verbindungskörper eines En doskops, der eine elektrische Verbindung zwischen wenigstens ei nem in einem proximalen Endbereich des Endoskops angeordneten elektrischen Bauteil und einem im proximalen Endbereich vorhan- denen innenliegenden elektrischen Anschluss bereitstellt, wobei der
Verbindungskörper dadurch fortgebildet ist, dass dieser einen form stabilen dreidimensionalen Schaltungsträger und eine flexible längserstreckte Leiterplatte umfasst, wobei das wenigstens eine Bauteil in einem ersten Bereich des Schaltungsträgers mechanisch direkt mit diesem verbunden und mit von dem Schaltungsträger um fassten Leiterbahnen kontaktiert ist, wobei ein erstes Ende der fle xiblen Leiterplatte in einem von dem ersten verschiedenen zweiten Bereich des Schaltungsträgers mechanisch direkt mit diesem ver bunden und zur elektrischen Verbindung mit dem zumindest einen Bauteil mit von dem Schaltungsträger umfassten Leiterbahnen kon taktiert ist und wobei das dem ersten Ende in einer Längserstre- ckungsrichtung gegenüberliegende zweite Ende mit dem innenlie genden elektrischen Anschluss kontaktiert ist oder diesen bereit stellt.
Der Verbindungskörper erfüllt vorteilhaft eine doppelte Funktion. Er dient zum einen als mechanische Halterung für das zumindest eine elektrische Bauteil. Hierzu umfasst er den formstabilen dreidimensi onalen Schaltungsträger. Zum anderen dient der Verbindungskör per, da dieser ebenfalls eine flexible längserstreckte Leiterplatte umfasst, die mit dem formstabilen dreidimensionalen Leitungsträger verbunden ist, als flexibles elektrisches Verbindungselement. Der am zweiten Ende des flexiblen Leitungsträgers vorhandene elektri sche Anschluss kann sich in einem Bereich des Endoskops befin den, der gegenüber einem weiteren Bereich, in dem der formstabile Schaltungsträger vorliegt, bewegbar (beispielsweise drehbar) aus- gestaltet ist. Dies ist beispielsweise zwischen einem distalen Teil des Endoskops und dem Handgriff typischerweise der Fall. In dem betreffenden distalen Teil weist das Endoskop beispielsweise ein Drehrad oder dergleichen auf, welches sich gegenüber dem Hand griff des Endoskops um die Längsachse des Endoskopschafts ver- drehen lässt. Die längserstreckte flexible Leiterplatte kann bei spielsweise den in diesem drehbaren Teil vorliegenden formstabilen dreidimensionalen Schaltungsträger mit einem im Bereich des Handgriffs vorhandenen elektrischen Anschluss verbinden. Außerdem bietet der formstabile Schaltungsträger den Vorteil, dass er sowohl die Funktion eines mechanischen Halteelements für die elektrischen Bauteile als auch die Funktion einer Leiterplatte in sich vereint. Auch der formstabile Schaltungsträger hat also eine Dop pelfunktion.
Gleichzeitig beseitigt der formstabile Schaltungsträger die bei her- kömmlichen Konstruktionen auftretenden Probleme, welche maß geblich durch Toleranzen zwischen einem mechanischen Halteele ment und der traditionell verwendeten Leiterplatte, auf der die Bau teile vorhanden sind, bedingt sind. Es wurde nämlich im Kontext der Erfindung herausgefunden, dass die im Laufe der Zeit in manchen Fällen feststellbare Veränderung der Zuverlässigkeit der Funktions fähigkeit der Bedienelemente wesentlich durch die nicht zu vermei denden Fertigungstoleranzen zwischen der Leiterplatte und dem mechanischen Halteelement bedingt sind. Im Laufe der Lebensdau er des Endoskops kommt es beispielsweise in Folge von Aufberei- tungsprozessen und den damit verbundenen thermischen Belastun gen zu Veränderungen der Montageposition des Leiterplatte und damit der elektrischen Bauteile. Nun kann es Vorkommen, dass ein Bauteil in seiner veränderten Position nicht mehr zuverlässig funkti oniert, da beispielsweise eine äußere Kappe oder Abdeckung nicht mehr in idealer Weise mit dem Bauteil zusammenwirkt. Da der formstabile Schaltungsträger gemäß Aspekten der Erfindung sowohl mechanisches Halteelement ist als auch die elektrischen Verbin dungen bereitstellt, sind solche Effekte praktisch ausgeschlossen. Der Schaltungsträger ist beispielsweise aus einem Kunststoff her gestellt, der zur Laser-Direktstrukturierung geeignet ist. Ein geeig netes Material ist beispielsweise PEEK.
Die Leiterbahnen des formstabilen dreidimensionalen Schaltungs trägers sind beispielsweise in einem Laser-Direktstrukturierungs- verfahren hergestellt. Als Material für die Leiterbahnen kommt bei spielsweise ein Schichtsystem aus Kupfer, Nickel und Gold zum Einsatz. Es handelt sich also beispielsweise um ein Schichtsystem mit drei Lagen aus Kupfer, Nickel und Gold, die in beliebiger Rei henfolge angeordnet sein können. Die Leiterbahnen werden bei spielsweise in einem stromlosen Beschichtungsverfahren aufge- bracht. Der Schaltungsträger ist ferner beispielsweise ein Spritz gussteil. Es handelt sich bei dem Schaltungsträger also beispiels weise um einen formstabilen dreidimensionalen spritzgegossenen Schaltungsträger. Es ist jedoch ebenso vorgesehen, dass der Schaltungsträger ein mittels 3D-Druck hergestelltes Bauteil ist. Das wenigstens eine Bauteil ist mittels einer Lötverbindung mit zumin dest einer der Leiterbahnen des Schaltungsträgers elektrisch ver bunden.
Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass das elektrische Bauteil ein elektrischer Schalter ist. Beispielsweise ist der elektri sche Schalter ein Taster oder Druckschalter. Es sind ebenso andere elektronische Bauelemente vorgesehen. Dies können beispielsweise Widerstände, Kondensatoren oder verschiedenste integrierte Schaltkreise (ICs) sein. Ebenso kann beispielsweise eine LED für eine Anzeige oder einen beleuchteten Taster vorgesehen sein.
Da ein elektrischer Schalter in vielen Fällen mit einem äußeren Be dienelement wie beispielsweise einer Kappe oder dgl. zusammen wirkt, ist die zuverlässige Positionierung eines elektrischen Schal- ters besonders wichtig, um seine Funktionsfähigkeit sicherzustellen und zu erhalten.
Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass das zumindest eine elektrische Bauteil auf einer Außenseite des Schaltungsträgers angeordnet ist und der Schaltungsträger an einer gegenüberliegen den Innenseite zumindest abschnittsweise formkomplementär zu einem innenliegenden proximalen Bauteil des Endoskops ausgebil- det ist.
Der Schaltungsträger ist insbesondere axial, d.h. in Längsaxialrich tung des Endoskops (diese wird vielfach einer Längserstreckungs- richtung eines Schafts des Endoskops entsprechen) und in einer Rotationsrichtung festgesetzt. Die Rotationsrichtung entspricht viel fach einer Umfangsrichtung des Schafts. Diese Fixierung erfolgt beispielsweise durch geeignete Rastverbindungen. Es ist eine Fixie rung durch formschlüssige Verbindung vorgesehen. Eine derartige Ausbildung des Schaltungsträgers erlaubt eine genaue Positionie rung innerhalb des Endoskops. Die Funktionssicherheit der elektri schen Bauteile ist verbessert. Dies liegt vor allem daran, dass ein Verrutschen der auf dem Schaltungsträger vorhandenen elektri schen Bauteile gegenüber äußeren Bedienelementen (beispielswei- se Kappen und dergleichen) in Axialrichtung und in Umfangsrich tung verhindert wird. Somit ist ein optimales mechanisches Zusam menwirken zwischen den äußeren Bedienelementen und den elektrischen Bauteilen sichergestellt. Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, die form schlüssige Verbindung durch Umspritzen herzustellen. In diesem Fall wird der Verbindungskörper im proximalen Endbereich des En doskops um ein tragendes Bauteil des Endoskops herumgespritzt. Dies ist vor allem dann vorteilhaft, wenn auf die Fügestelle mecha- nische Kräfte wirken.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Schaltungsträger mit Fixiermitteln versehen ist, die eine werkzeug lose Montage des Verbindungskörpers auf dem innenliegenden pro ximalen Bauteil des Endoskops ermöglichen.
Als Verbindungsmittel ist beispielsweise eine Rast- oder Klickver- bindung vorgesehen. Diese Verbindungen erlauben einen zügigen und effizienten Zusammenbau des Endoskops und sind außerdem effizient und ökonomisch herstellbar. Beispielsweise sind die vorge sehenen Verbindungsmittel wie beispielsweise Rastarme, Rastna- sen oder dergleichen einteilig mit dem formstabilen dreidimensiona len Schaltungsträger ausgebildet.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die flexible Leiterplatte zumindest eine entlang einer äußeren Kante der Leiterplatte verlaufende Durchkontaktierung (auch als Via bezeich net) umfasst, wobei die Leiterplatte mittels einer diese Durchkontak tierung verbindenden Lötverbindung elektrisch mit einer Leiterbahn des Trägerkörpers verbunden ist. Die Anbindung, also mechanische Verbindung, und Kontaktierung der Leiterplatte über solche Kantenvias erleichtert den Lötvorgang ganz wesentlich.
Es ist ferner insbesondere vorgesehen, dass die Lötposition der elektrischen Bauteile und/oder der flexiblen Leiterbahn durch ent sprechend angebrachte Referenzstrukturen, beispielsweise An schläge, Markierungen oder dergleichen, in Bezug auf den form stabilen dreidimensionalen Schaltungsträger vorgegeben ist. Dies erleichtert ebenfalls den Zusammenbau des Endoskops.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass das zumindest eine elektrische Bauteil auf einer Außenseite des Schal tungsträgers angeordnet ist und die flexible Leiterplatte an einer gegenüberliegenden Innenseite des Schaltungsträgers mit dem Schaltungsträger elektrisch und mechanisch verbunden ist.
Der Schaltungsträger ist beispielsweise im Bereich eines Handgriffs des Endoskops auf einem in diesem Bereich im Innenraum des En doskops vorhandenen Hüllrohr angeordnet.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist vorgese- hen, dass die flexible Leiterplatte zwischen einem Faserrohr und einem Hüllrohr des Endoskops zu dem elektrischen Anschluss ge führt ist.
Die Aufgabe wird ferner gelöst durch ein Verfahren zum Montieren eines Endoskops, bei dem ein Verbindungskörper nach einem oder mehreren der zuvor genannten Ausführungsform werkzeuglos auf einem proximalen Bauteil des Endoskops montiert und ein elektri scher Kontakt zwischen dem elektrischen Bauteil und dem im pro ximalen Endbereich des Endoskops vorhandenen innenliegenden elektrischen Anschluss hergestellt wird.
Dabei ist der Verbindungskörper so ausgebildet, dass dieser mit Fi xiermitteln versehen ist, die eine werkzeuglose Montage des Ver bindungskörpers auf dem innenliegenden Bauteil des Endoskops ermöglichen.
Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt einen schnellen und effi zienten Zusammenbau des Endoskops. Im Übrigen gelten für das Verfahren gleiche oder ähnliche Vorteile, wie sie bereits im Hinblick auf den Verbindungskörper selbst er wähnt wurden.
Weitere Merkmale der Erfindung werden aus der Beschreibung er findungsgemäßer Ausführungsformen zusammen mit den Ansprü chen und den beigefügten Zeichnungen ersichtlich. Erfindungsge mäße Ausführungsformen können einzelne Merkmale oder eine Kombination mehrerer Merkmale erfüllen.
Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemei nen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, wobei bezüglich aller im Text nicht näher erläuterten erfindungsgemäßen Einzelhei ten ausdrücklich auf die Zeichnungen verwiesen wird. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische und vereinfachte Draufsicht auf den
Verbindungskörper von der Oberseite her,
Fig. 2 eine schematische und vereinfachte Draufsicht auf den
Verbindungskörper von der Unterseite her,
Fig. 3 eine schematische und vereinfachte perspektivische Dar stellung eines Verbindungskörpers im montierten Zustand in einem Endoskop, wobei der formstabile dreidimensiona le Schaltungsträger im proximalen Endbereich des Endo skops montiert ist,
Fig. 4 eine weitere schematische und vereinfachte perspektivi sche Schnittansicht in einer Ebene senkrecht zu einer Längsaxialrichtung des Endoskopschafts, wobei der form stabile dreidimensionale Schaltungsträger des Verbin dungskörpers und die längserstreckte flexible Leiterplatte ebenfalls geschnitten dargestellt sind, und
Fig. 5 eine schematische und vereinfachte perspektivische
Schnittansicht eines montierten Verbindungskörpers im Bereich eines auf dem formstabilen dreidimensionalen
Schaltungsträger vorhanden elektrischen Bauteils. 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. Fig. 1 zeigt in schematischer und vereinfachter Draufsicht einen Verbindungskörper 2 eines Endoskops. Der Verbindungskörper 2 ist in einem proximalen Endbereich des Endoskops angeordnet. Er stellt eine elektrische Verbindung zwischen einem elektrischen Bau teil 4, welches in einem proximalen Endbereich des Endoskops vor- handen ist, und einem innenliegenden elektrischen Anschluss 6 be reit. Beispielhaft soll es sich bei dem elektrischen Bauteil 4 um ein elektrisches Schaltelement handeln. Ferner beispielsweise sind ein erster, zweiter und dritter Druckschalter 4a, 4b, 4c als elektrische Schaltelemente in Fig. 1 dargestellt. Der elektrische Anschluss 6 wird durch schematisch angedeutete Anschlusskontakte 6a..6e ge bildet. Der Verbindungskörper 2 umfasst einen formstabilen dreidi mensionalen Schaltungsträger 8 und eine flexible längserstreckte Leiterplatte 10. Der Schaltungsträger 8 ist beispielsweise ein Spritzgussteil. Es kann sich jedoch ebenfalls um ein mittels 3D-Druck hergestelltes Bauteil handeln. Der Schaltungsträger 8 ist beispielsweise aus ei nem Kunststoff hergestellt, der zur Laser-Direktstrukturierung ge eignet ist. Ein mögliches Kunststoffmaterial ist PEEK. Nach der La- ser-Strukturierung werden auf den Schaltungsträger 8, beispiels weise mit einem stromlosen Beschichtungsverfahren, Leiterbahnen 12 aufgebracht. Als Material für die Leiterbahnen 12 ist beispiels weise ein Schichtsystem mit drei Lagen aus Kupfer, Nickel und Gold vorgesehen, wobei die einzelnen Lagen in beliebiger Reihenfolge angeordnet sein können. Die elektrischen Bauteile 4 in Form der Druckschalter 4a, 4b und 4c sind in unterschiedlichen Bereichen des Schaltungsträgers 8 mechanisch und elektrisch direkt mit die- sem verbunden. Der Schaltungsträger 8 dient also als mechani sches Halteelement für die Bauteile 4 einerseits und als elektrisches Verbindungselement für diese andererseits. Hierzu sind die Kontak te der Bauteile 4 mit den Leiterbahnen 12, beispielsweise mittels Lötverbindungen, kontaktiert.
Fig. 2 zeigt ebenfalls in einer schematisch vereinfachten Draufsicht den Verbindungskörper 2 von seiner Unterseite. Ein erstes Ende 14a der flexiblen Leiterplatte 10 ist mit dem Schaltungsträger 8 me- chanisch und elektrisch auf seiner Unterseite direkt mit diesem ver bunden. Hierzu sind beispielsweise Lötverbindungen zwischen dem ersten Ende 14a der flexiblen Leiterplatte 10 und auf der Unterseite des Schaltungsträgers 8 vorhandenen Kontakten vorgesehen. Diese Kontakte sollen als Teil der Leiterbahnen 12 angesehen werden. Während die elektrischen Bauteile 4 (Fig. 1 ) auf einer Außenseite des Verbindungskörpers 2 angeordnet sind, ist die flexible Leiter platte 10 mit dem Schaltungsträger 8 auf seiner Innenseite (Fig. 2) kontaktiert. Nicht dargestellte in der flexiblen Leiterplatte 10 vor handene Leiterbahnen 12 verbinden die am ersten Ende 14a vor- handenen Kontakte mit den Anschlusskontakten 6a..6e des elektri schen Anschlusses 6 (Fig. 1 ), die sich im Bereich eines zweiten En des 14b der flexiblen Leiterplatte 10 befinden.
Die flexible Leiterplatte 10 weist beispielsweise an ihren äußeren Kanten im Bereich des ersten Endes 14a an ihrer Außenseite (Sei tenkante) verlaufende Durchkontaktierungen 16 auf (Kantenvias), an denen die flexible Leiterplatte 10 mit den Leiterbahnen 12 des Schaltungsträgers 8 kontaktiert wird. Diese Durchkontaktierungen 16 sind in Fig. 2 durch Einbuchtungen angedeutet.
Die in Fig. 2 sichtbare Unterseite oder Innenseite des Schaltungs trägers 8 ist zumindest abschnittsweise formkomplementär zu einem innenliegenden proximalen Bauteil des Endoskops ausgebildet.
Fig. 3 zeigt in schematischer und vereinfachter perspektivischer Darstellung den Verbindungskörper 2 im montierten Zustand. Der Schaltungsträger 8 ist im proximalen Endbereich des Endoskops montiert und beispielhaft auf ein Hüllrohr 18 des Endoskops aufge setzt. Die lediglich abschnittsweise sichtbare flexible Leiterplatte 10 erstreckt sich in proximaler Richtung (in Fig. 3 nach rechts) und stellt einen weiter proximal liegenden, im Innenraum des Endoskops vorhandenen, elektrischen Anschluss 6 an ihrem zweiten Ende 14b bereit. Dieser elektrische Anschluss 6 kann beispielsweise mit ei nem am Ende des Handgriffs vorhandenen Stecker oder derglei chen kontaktiert sein. Der Schaltungsträger 8 ist mit Fixier- oder Haltemitteln versehen, die eine werkzeuglose Montage des Verbin- dungskörpers 2 auf dem innenliegenden proximalen Bauteil des En doskops, in diesem Fall auf dem Hüllrohr 18, ermöglichen. Bei spielsweise sind Rasthaken zu diesem Zweck vorgesehen.
Fig. 4 zeigt eine schematische und vereinfachte perspektivische Schnittansicht in einer Ebene, die zumindest näherungsweise senk recht zu einer Längsaxialrichtung des Endoskopschafts liegt. Der Schaltungsträger 8 einschließlich der elektrischen Bauteile 4 ist ebenso wie die flexible Leiterplatte 10 und das Hüllrohr 18 sowie ein weiter innenliegendes Faserrohr 20 des Endoskops geschnitten dargestellt. Die flexible Leiterplatte 10 erstreckt sich zwischen dem Faserrohr 20 und dem Hüllrohr 18 des Endoskops in dessen Längsaxialrichtung. Der Schaltungsträger 8 ist auf seiner Innenseite formkomplementär zu einer Außenseite des Hüllrohrs 18 ausgeführt. Der Schaltungsträger 8 umfasst zwei einander gegenüberliegende Schenkel 20a, 20b, welche sich beim Aufstecken des Schaltungs trägers 8 auf das Hüllrohr 18 geringfügig (auseinander) verbiegen, so dass nach der Art einer Schnappverbindung der Schaltungsträ ger 8 auf das Hüllrohr 18 aufgesetzt werden kann. Damit der Schal tungsträger 8 sowohl in Axialrichtung als auch in Umfangsrichtung (rotatorisch) des Endoskops festgesetzt und seine Position somit definiert ist, weist dieser eine Rastnase 22 auf, die in eine dafür vorgesehene Öffnung des Hüllrohrs 18 formschlüssig eingreift. So lässt sich der Verbindungskörper 2 werkzeuglos auf dem Hüllrohr 18 des Endoskops montieren. Fig. 5 zeigt eine schematische und vereinfachte perspektivische Schnittansicht des montierten Schaltungsträgers 8, auf dessen Au ßenseite der erste Druckschalter 4a als beispielhaftes elektrisches Bauteil 4 sichtbar ist. Zur Bedienung des Druckschalters 4a weist das Endoskop auf seiner Außenseite einen Bedienknopf 24 auf. Es handelt sich um einen Druckknopf, der einen flexiblen Dom 26, bei spielsweise aus Gummi, umfasst, in den ein Stempel 28 eingegos sen ist. Dieser Stempel 28 wirkt mit einem Kontaktknopf 30 des ers ten Druckschalters 4a zusammen. Der Druckschalter 4a ist mecha nisch und elektrisch mit dem Schaltungsträger 8 verbunden, der wiederum über den eben beschriebenen Formschluss sicher auf dem Hüllrohr 18 fixiert ist. Durch diese Konstruktion kann die Aus richtung zwischen Stempel 28 und Kontaktknopf 30 sicher und zu verlässig hergestellt werden. Dies gilt auch nach vielen Aufberei- tungs- und Benutzungszyklen.
Alle genannten Merkmale, auch die den Zeichnungen allein zu ent nehmenden sowie auch einzelne Merkmale, die in Kombination mit anderen Merkmalen offenbart sind, werden allein und in Kombinati on als erfindungswesentlich angesehen. Erfindungsgemäße Ausfüh- rungsformen können durch einzelne Merkmale oder eine Kombinati on mehrerer Merkmale erfüllt sein. Im Rahmen der Erfindung sind Merkmale, die mit „insbesondere“ oder „vorzugsweise“ gekenn- zeichnet sind, als fakultative Merkmale zu verstehen.
Bezuqszeichenliste
2 Verbindungskörper
4 Bauteil
4a, 4b, 4c Druckschalter
6 elektrischer Anschluss
6a..6e Anschlusskontakte
8 Schaltungsträger
1 0 flexible Leiterplatte
12 Leiterbahnen
14a erstes Ende
14b zweites Ende
16 Durchkontaktierung
18 Hüllrohr
20 Faserrohr
20a, 20b Schenkel
22 Rastnase 24 Bedienknopf
26 Dom
28 Stempel 30 Kontaktknopf

Claims

Patentansprüche
1 . Verbindungskörper (2) eines Endoskops, der eine elektrische Verbindung zwischen wenigstens einem in einem proximalen Endbereich des Endoskops angeordneten elektrischen Bauteil (4) und einem im proximalen Endbereich vorhandenen innen liegenden elektrischen Anschluss (6) bereitstellt, dadurch ge kennzeichnet, dass der Verbindungskörper (2) einen formstabi len dreidimensionalen Schaltungsträger (8) und eine flexible längserstreckte Leiterplatte (1 0) umfasst, wobei das wenigs tens eine Bauteil (4) in einem ersten Bereich des Schaltungs trägers (8) mechanisch direkt mit diesem verbunden und m it von dem Schaltungsträger (8) umfassten Leiterbahnen (12) kontaktiert ist, wobei ein erstes Ende (14a) der flexiblen Leiter platte (1 0) in einem von dem ersten verschiedenen zweiten Be reich des Schaltungsträgers (8) mechanisch direkt m it diesem verbunden und zur elektrischen Verbindung m it dem zum indest einen Bauteil (4) m it von dem Schaltungsträger (8) umfassten Leiterbahnen (12) kontaktiert ist und wobei das dem ersten En de (14a) in einer Längserstreckungsrichtung gegenüberliegen de zweite Ende (14b) mit dem innenliegenden elektrischen An schluss kontaktiert ist oder diesen bereitstellt.
2. Verbindungskörper (2) nach Anspruch 1 , dadurch gekenn zeichnet, dass das elektrische Bauteil (4) ein elektrischer Schalter ist.
3. Verbindungskörper (2) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, dass das zumindest eine elektrische Bauteil (4) auf einer Außenseite des Schaltungsträgers (8) angeordnet ist und der Schaltungsträger (8) an einer gegenüberliegenden In nenseite zumindest abschnittsweise formkomplementär zu ei- nem innenliegenden proximalen Bauteil des Endoskops ausge bildet ist.
4. Verbindungskörper (2) nach Anspruch 3, dadurch gekenn zeichnet, dass der Schaltungsträger (8) mit Fixiermitteln verse- hen ist, die eine werkzeuglose Montage des Verbindungskör pers (2) auf dem innenliegenden proximalen Bauteil des Endo skops ermöglichen.
5. Verbindungskörper (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die flexible Leiterplatte (10) zu mindest eine entlang einer äußeren Kante der Leiterplatte (10) verlaufende Durchkontaktierung (16) umfasst, wobei die Leiter platte (10) mittels einer diese Durchkontaktierung (16) verbin denden Lötverbindung elektrisch mit einer Leiterbahn (12) des Trägerkörpers (8) verbunden ist.
6. Verbindungskörper (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine elektrische Bauteil (4) auf einer Außenseite des Schaltungsträgers (8) an geordnet ist und die flexible Leiterplatte (10) an einer gegen überliegenden Innenseite des Schaltungsträgers (8) mit dem Schaltungsträger (8) elektrisch und mechanisch verbunden ist.
7. Verbindungskörper (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die flexible Leiterplatte (10) zwischen einem Faserrohr (20) und einem Hüllrohr (18) des Endoskops zu dem elektrischen Anschluss (6) geführt ist.
8. Verfahren zum Montieren eines Endoskops, bei dem ein Ver bindungskörper (2) nach einem der Ansprüche 4 bis 7 werk zeuglos auf einem proximalen Bauteil des Endoskops montiert und ein elektrischer Kontakt zwischen dem elektrischen Bauteil
(4) und dem im proximalen Endbereich des Endoskops vorhan denen innenliegenden elektrischen Anschluss (6) hergestellt wird.
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