WO2020164967A1

WO2020164967A1 - Elektronische vorrichtung für ein endoskop und endoskop

Info

Publication number: WO2020164967A1
Application number: PCT/EP2020/052732
Authority: WO
Inventors: Sebastian Jungbauer; Sven PABST; Martin Wieters
Original assignee: Olympus Winter & Ibe Gmbh
Priority date: 2019-02-11
Filing date: 2020-02-04
Publication date: 2020-08-20
Also published as: CN113347914A; JP2022521481A; JP7266107B2; US20220015239A1; DE102019103288A1; US11963303B2

Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektronische Vorrichtung (20) für ein Endoskop (10) sowie ein entsprechendes Endoskop (10) mit einer elektronischen Vorrichtung (20). Die elektronische Vorrichtung (20) umfasst eine autoklavierfähige starr-flexible mehrlagige Leiterplatte (30) sowie einen Halterungsformkörper (60), wobei die Leiterplatte (30) aus strukturierten Schichten aus miteinander verklebten leitenden und nichtleitenden Materialien gebildet ist, in welcher die leitenden Strukturen Leiterbahnen (56) und Kontaktflächen (48, 50, 52) bilden, in einem starren Bereich (32) mittels einer zusätzlichen Versteifung versteift, mit elektronischen Bauelementen bestückt und mit einem Epoxidharz (34) umhüllt ist und in einem flexiblen Bereich (40), der Kontaktflächen (48, 50, 52) aufweist, biegbar ausgestaltet ist, wobei der Halterungsformkörper (60) im Querschnitt eine kreisbogenförmige Grundform aufweist, die an ihrer radialen Innenseite zur Anordnung auf einem, insbesondere zylindrischen, Innenrohr (14) eines Endoskops (10) geformt ist und an ihrer radialen Außenseite (64) eine Aufnahmekonturierung (66) zur Aufnahme und Formgebung der starr-flexiblen Leiterplatte (30) sowie Haltemittel (68, 70, 72) zum Halten der Leiterplatte (30) in einem gebogenen Zustand aufweist.

Description

Elektronische Vorrichtung für ein Endoskop und Endoskop

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine elektronische Vorrichtung für ein Endo skop sowie ein entsprechendes Endoskop mit einer elektronischen Vorrichtung. Chirurgische Endoskope, insbesondere wie die Einsatzgruppe, wer den nach einem Einsatz in Autoklaven autoklaviert, d. h. gereinigt und sterilisiert. Dies erfolgt unter Einsatz von heißem Wasser und Spülflüssigkeit, bzw. heißem Dampf und Über- bzw. Unterdrück. Dies bedeutet, dass die optischen und elektronischen Systeme des Endoskops ebenfalls hohen Temperaturen und Feuchtigkeit ausge setzt werden, gegen die sie geschützt werden müssen, um auch bei Über- und Unterdrück nach häufig wiederholter Benutzung und Rei nigung ihre Funktionsfähigkeit aufrechtzuerhalten. Ein Teil der Elektronik in einem Endoskop ist daher in hermetisch abgeschlossenen Teilen des Endoskops untergebracht, so dass dieser Teil der Elektronik, zusammen mit Teilen der Optik und Me- chanik eines Endoskops, vor Eindringen von Feuchtigkeit geschützt ist. Andere Teile des Endoskops, wie beispielsweise Teile des Handgriffs am proximalen Ende des Endoskops, sind jedoch soge nannte „nicht-hermetische Räume“, in die Feuchtigkeit beim Auto- klavieren eindringen kann. Sofern Elektronik in den nicht-hermetis chen Raum des Endoskops eingesetzt werden soll, ist dieser ent sprechend vor den Auswirkungen des Reinigens bzw. Sterilisierens zu schützen. Bei den von der Anmelderin vertriebenen Endoskopen beruht die Elektronik, die im nicht-hermetischen Raum angeordnet ist, auf star ren FR4-Leiterplatten. Die darauf verbauten elektronischen Kompo nenten sind m it einem Blechgehäuse versehen, welches m it einem Silikonmaterial gefüllt wird, um die Schaltung vor Feuchtigkeit zu schützen. Der Vergussprozess ist in dem Fall sehr zeitaufwendig. Ferner ist das metallische Gehäuse nicht elektrisch isolierend. Durch den Aufbau m it Gehäuse wird ein großer Bauraum verwen det, der bei einem isolierenden Gehäusematerial zusätzlich noch größer ausfallen müsste, da beispielsweise PEEK, welches als Ge- häusematerial infrage käme, nicht so dünnwandig wie Stahl herge stellt werden kann.

Zusätzlich wird in einigen Endoskopen eine Heizfolie in Form einer elektrischen Leiterplatte verbaut, die jedoch bis auf einen Therm is- tor keine feuchtigkeitsempfindlichen elektronischen Bauelemente oder Schaltkreise enthält, so dass dort nur der Therm istor m it einem Tropfen Klebstoff vor Feuchtigkeit geschützt wird, obwohl die Heiz folie nicht im hermetisch dichten Raum angeordnet ist. Gleiches gilt für eine Platine, die für die Bedienknöpfe am Endoskopgriff verwen- det wird. Hier sind nur drei mechanische Schaltelemente integriert, die nicht speziell vor Feuchtigkeit geschützt werden müssen. Zu sätzlich ist jedoch auch bekannt, dass diese Platine der Feuchtigkeit nicht endlos standhält, so dass diese bei jedem Servicefall prophy laktisch ausgewechselt wird. Sowohl die Heizfolie als auch die Be dienplatine werden direkt m it Kabeln verbunden. Da der hermetische Raum in Endoskopen räumlich begrenzt ist, können darin nur kleine elektronische Schaltungen integriert wer den. Es ist nicht immer möglich, den hermetischen Raum zu vergrö ßern, um zusätzliche Elektronik im hermetischen Raum unterzubrin gen. In jedem Fall ist dies sehr aufwändig und erhöht durch eine größere Anzahl von notwendigen hermetisch dichten Verbindungen auch die Fehleranfälligkeit.

Wenn es nötig wird, zusätzliche elektronische Schaltungen in ein Endoskop zu integrieren, dann müssen diese in einem nicht herme- tisch dichten Raum platziert und vor Feuchtigkeitseinfluss geschützt werden. Der Bauraum ist jedoch auch im nicht-hermetischen Raum nur sehr begrenzt verfügbar, wenn die Endoskopabmessungen nicht vergrößert werden sollen, so dass hierfür nur spezielle Lösungen möglich sind.

Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, zusätzliche Elektronik in den nicht-hermetischen Raum auf effiziente Weise einzubringen. Diese Aufgabe wird durch eine elektronische Vorrichtung für ein Endoskop, umfassend eine autoklavierfähige starr-flexible mehrla gige Leiterplatte sowie einen Halterungsform körper, gelöst, wobei die Leiterplatte aus strukturierten Schichten aus m iteinander ver klebten leitenden und nichtleitenden Materialien gebildet ist, in wel- eher die leitenden Strukturen Leiterbahnen und Kontaktflächen bil den, in einem starren Bereich m ittels einer zusätzlichen Versteifung versteift, mit elektronischen Bauelementen bestückt und mit einem Epoxidharz umhüllt ist und in einem flexiblen Bereich, der Kontakt flächen aufweist, biegbar ausgestaltet ist, wobei der Halterungs formkörper im Querschnitt eine kreisbogenförmige Grundform auf weist, die an ihrer radialen Innenseite zur Anordnung auf einem, insbesondere zylindrischen, Innenrohr eines Endoskops geformt ist und an ihrer radialen Außenseite eine Aufnahmekonturierung zur Aufnahme und Formgebung der starr-flexiblen Leiterplatte sowie Haltemittel zum Halten der Leiterplatte in einem gebogenen Zustand aufweist.

Die elektronische Vorrichtung mit der autoklavierfähigen starr flexiblen mehrlagigen Leiterplatte und dem Halterungsform körper bieten einen geeigneten Rahmen, um zusätzliche Elektronik in den nicht-hermetischen Raum einzubringen. Dieser Raum ist ein hohlzy- lindrischer Raum, der im Handgriff für die Integration der Leiterplat te und der darauf angeordneten elektronischen Bauelemente zur Verfügung steht. Um diesen vollständig nutzen zu können, muss die Leiterplatte gebogen werden. Erfindungsgemäß wird eine starr flexible Leiterplatte verwendet, da die elektronischen Bauelemente auf einem Streifenbereich der Leiterplatte angeordnet werden müs sen. Um gebogen werden zu können, muss die Leiterplatte jedoch auch wenigstens teilweise flexibel ausgebildet sein. Um diese bei den benötigten Eigenschaften miteinander zu verbinden, wird eine starr-flexible Leiterplatte verwendet. So kann die Leiterplatte um den inneren Zylinder bzw. ein vom Außenrohr des Endoskops beab- standetes Innenrohr des Endoskops herum gelegt werden.

Um die Montagesicherheit zu erhöhen, wird ein Halterungsformkör- per für die Leiterplatte verwendet. Dies macht die Handhabung be sonders einfach, da die Leiterplatte mittels des Halterungsform kör- pers außerhalb des Endoskops in die notwendige Form gebracht werden kann, um in den hohlzylindrischen Hohlraum im nicht- hermetischen Raum des Endoskops eingeführt zu werden. Dabei wird der Halterungsformkörper vorzugsweise so ausgelegt, dass er die Leiterplatte auch in einem abgedichteten Zustand aufnimmt, der hergestellt wird, indem die Leiterplatte mit einer Umhüllung verse- hen wird, um sie autoklavierfähig zu machen.

Um die Montage auf dem inneren Zylinder beziehungsweise dem Innenrohr des Endoskops zu erleichtern, ist in einer Ausführungs form der Halterungsformkörper in seiner kreisbogenförmigen Grund- form entlang eines Kreisbogens von mehr als 180° geformt und elastisch federnd ausgebildet, wobei insbesondere der Halterungs formkörper im auf das Innenrohr des Endoskops aufgesetzten Zu stand durch eine Presspassung in seiner Position auf dem Innen rohr gehalten wird. Dies ermöglicht es, den Umstand zu umgehen, dass eine Montage in axialer Richtung schwierig ist, insbesondere, wenn die Leiterplatte mit dem Halterungsform körper in einem ver jüngten Bereich des inneren Zylinders bzw. des Innenrohrs montiert wird. Da die kreisbogenförmige Grundform dem Kreisbogen entlang mehr als 180° folgt, ist der Halterungsformkörper an einer Seite so geöffnet, dass er von der Seite montiert werden kann. Der Halte rungsformkörper kann mit seiner Öffnung von der Seite auf den in neren Zylinder geschoben werden. Da die Geometrie weniger als die Hälfte geöffnet ist, schnappt der Halter auf den inneren Zylinder auf. Gleichzeitig ist der innere Zylinder nach dem Aufsetzen vom Halterungsformkörper so weit umschlossen, dass dieser nicht wie der abfällt. Dies wird von der Elastizität des Halterungsform körpers unterstützt, welche die Montage von der Seite ermöglicht und dafür sorgt, dass sich der Halterungsform körper auf dem inneren Zylinder bzw. dem Innenrohr durch Klemmung bzw. Presspassung in seiner Position hält.

Gegenüber der Verwendung eines Schrumpfschlauchs zur Isolation hat diese Ausführung mehrere Vorteile. Es gibt Fälle in denen die Verjüngung des inneren Zylinders des Endoskops so groß ist, dass ein Schrumpfschlauch nicht genug Schrumpfvermögen aufweist, um nach einer Montage über die vergrößerten Bereiche auf die Verjün- gung zu schrumpfen. In solchen Fällen ist ein Schrumpfschlauch also nicht anwendbar. Ein weiterer Nachteil von Schrumpfschläu chen ist, dass unter einem Schrumpfschlauch durch Kapillarwirkung Wasser einziehen kann, so dass sich unter dem Schrumpfschlauch auf dem metallischen inneren Zylinder Korrosion bilden kann. Da hingegen der Halterungsformkörper nicht so vollständig aufliegt wie ein Schrumpfschlauch, tritt dieser Effekt nicht auf. Dies ist bedingt durch die Oberflächenrauigkeit des Halterungsformkörpers sowie der Tatsache, dass keine vollständige Passform in Bezug auf den inneren Zylinder bzw. das Innenrohr des Endoskops vorliegt.

In Ausführungsformen ist der Halterungsform körper aus einem elektrisch isolierenden Material, insbesondere PEEK, ausgebildet.

Zur Halterung der starr-flexiblen Leiterplatte weist in Ausführungs- formen der Halterungsform körper in seiner Aufnahmekonturierung zur Aufnahme und Formgebung der starr-flexiblen Leiterplatte eine Passung zur Führung der starr-flexiblen Leiterplatte in Richtung ei ner Endoskopachse und eine Passung zur Führung der starr flexiblen Leiterplatte senkrecht zur Endoskopachse auf. Unter der Endoskopachse wird die Längsachse des Endoskops verstanden. Als Fassungen werden insbesondere Konturelemente verstanden, die sich als Erhebungen von der Grundfläche des Halterungsform körpers abheben und abschnittsweise als Negativ von Teilen der Form der Leiterplatte ausgebildet sind, so dass diese dort einge- passt werden kann. Die Erhebungen bzw. Passung hindern die Lei terplatte dann daran, ihre Position zu verändern. In Ausführungsformen weist der Halterungsform körper eine schlitz förmige Aufnahme als Haltemittel zur Aufnahme und Fixierung eines Endbereichs des flexiblen Bereichs der starr-flexiblen Leiterplatte auf, wobei die schlitzförmige Aufnahme insbesondere asymmetrisch zu der Passung in Richtung der Endoskopachse ausgebildet ist. Die schlitzförmige Aufnahme dient dazu, den flexiblen Teil der Leiter platte radial zu fixieren und somit daran zu hindern, sich von seiner Position am Halterungsformkörper abzuwickeln. Die schlitzförmige Aufnahme bildet dabei zusätzlich auch eine als Führung in Richtung der Endoskopachse wirkende Passung. Der Schlitz ist parallel zu der entsprechenden ersten Passung in Richtung der Endoskopach se ausgebildet. Die Anordnung des Schlitzes in asymmetrischer Weise zu der Passung in Richtung der Endoskopachse bedeutet, dass der Schlitz gegenüber der ersten Passung axial verschoben ist. Damit wird sichergestellt, dass die Leiterplatte nicht verdreht bzw. in falscher Orientierung an den Halterungsform körper angelegt werden kann.

In weiteren Ausführungsformen weist der Halterungsform körper Aussparungen und/oder Durchführungen für Kabelbinder auf, so dass Teile der Leiterplatte und/oder Kabel mittels Kabelbinder an dem Halterungsformkörper befestigt werden können. Zur Fixierung der Leiterplatte auf dem Halterungsform körper sind beispielsweise temperaturbeständige Kabelbinder, beispielsweise aus PEEK, ge- eignet.

Der Halterungsform körper weist in Ausführungsformen zur radialen Positionierung der starr-flexiblen Leiterplatte mehrere, insbesondere drei, flache Abschnitte auf, wobei insbesondere die starr-flexible Leiterplatte mit Soll-Biegestellen ausgebildet ist, die im eingepass ten Zustand der starr-flexiblen Leiterplatte an den Übergängen zwi schen den flachen Abschnitten des Halterungsform körpers zu liegen kommen. Von den flachen Abschnitten ist einer für den starren Be reich der Leiterplatte vorgesehen und ein zweiter flacher Abschnitt sowie gegebenenfalls ein dritter flacher Abschnitt sind für den fle xiblen Teil der Leiterplatte vorgesehen, insbesondere dafür, Lötbe- reiche vorzusehen, beispielsweise zur Verbindung m it Kabelenden oder m it weiteren Leiterplatten. Die Abflachungen reduzieren au ßerdem den Biegestress auf die Leiterplatte und insbesondere auf die mechanisch belasteten Lötbereiche. Der Biegestress wird wei terhin durch die gegebenenfalls vorhandenen Soll-Biegestellen re- duziert.

In Ausführungsformen weist der Halterungsform körper an seiner radialen Außenseite eine, insbesondere parallel zu einer Längsach se des Endoskops ausgerichtete, Aufnahmekonturierung zur Auf- nähme einer weiteren Leiterplatte, insbesondere einer Heater- Platine, die m it der starr-flexiblen Leiterplatte verbindbar ist, auf. Dam it überkreuzen sich die in Richtung der Längsachse des Endo skops ausgerichtete weitere Leiterplatte und die starr-flexible Lei terplatte. Der Kreuzungspunkt ist gut geeignet, die beiden Leiter- platten m iteinander direkt zu verbinden, beispielsweise m ittels ei nem oder mehreren Lötverbindungen. Dazu weist außerdem die starr-flexible Leiterplatte einen Anschlussbereich für die weitere Lei terplatte auf, der intern m it der elektronischen Schaltung kontaktiert ist, die im starren Bereich der starr-flexiblen Leiterplatte angeordnet ist. Die interne Kontaktierung in der Leiterplatte kann in einem ma schinellen Prozess hergestellt werden, so dass keine Fehler durch eine manuelle Herstellung der Verbindung bei der Montage verur sacht werden können. Die weitere Leiterplatte weist in Ausführungs formen ebenfalls metallische Kontaktflächen zur Verbindung m it der starr-flexiblen Leiterplatte auf, die in einem Zustand, in dem die wei tere Leiterplatte in die Aufnahmekonturierung des Halterungsform körpers zur Aufnahme der weiteren Leiterplatte aufgenommen ist, über direkte Verbindungen, insbesondere Lötverbindungen, m it ent sprechend angeordneten metallischen Kontaktflächen der starr flexiblen Leiterplatte verbindbar oder verbunden ist. Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird weiterhin durch eine elektronische Vorrichtung für ein Endoskop gelöst, umfassend eine autoklavierfähige starr-flexible mehrlagige Leiterplatte, die aus strukturierten Schichten aus miteinander verklebten leitenden und nichtleitenden Materialien gebildet ist, in welcher die leitenden Strukturen Leiterbahnen und Kontaktflächen bilden, in einem starren Bereich m ittels einer zusätzlichen Versteifung versteift, m it elektro nischen Bauelementen bestückt und m it einem Epoxidharz umhüllt ist und in einem flexiblen Bereich, der Kontaktflächen aufweist, biegbar ausgestaltet ist, die dadurch weitergebildet ist, dass die starr-flexible Leiterplatte im flexiblen Bereich eine Aussparung auf weist, deren Innenrand eine Kontur mit federnd ausgebildeten Ar men aufweist, die in die Aussparung hineinragen und an ihren En den die metallischen Kontaktflächen zur Verbindung m it einer oder der weiteren Leiterplatte aufweisen und weist die Aussparung ins- besondere, bezogen auf eine Richtung, die quer zu einer Endo skopachse verläuft, eine größere Breite auf als die weitere Leiter platte.

Diese Ausführungsform hat eigenständigen erfinderischen Rang und ist auch m it der zuvor beschriebenen Halterung kombinierbar, ist aber auf die Halterung nicht angewiesen. Sie dient der mechanisch belastbaren Verbindung der starr-flexiblen Leiterplatte m it der zuvor bereits beschriebenen weiteren Leiterplatte, beispielsweise einer Heater-Platine.

Die Merkmale dieser Ausführungsform haben mehrere technische Wirkungen und Vorteile. Zum einen dient die Kombination der Aus- sparung mit der Ausbildung federnder Arme und den Lötverbindun gen der Erhöhung der mechanischen Belastbarkeit der Bindung zwi schen den beiden Leiterplatten. Mechanische Belastungen werden durch Verbiegung der federnden Arme aufgefangen, während die Lötverbindungen selbst mechanisch weniger belastet werden und somit langlebig sind. Ferner ist der Anlötbereich zwischen den bei den Leiterplatten kritisch gegenüber Feuchtigkeit. Wenn durch Was ser eine Kontaktstrecke zwischen zwei Lötstellen hergestellt wird, kann dies zu einer Fehlfunktion der Elektronik auf der Leiterplatte führen. Solch eine Wasserbrücke entsteht besonders, wenn das Wasser kapillar zwischen zwei aufeinander liegenden Teilen von Leiterplatten zieht und sich dort sammelt. Das Abdichten einer sol chen kapillar-aktiven Stelle ist nicht trivial prozesssicher herzustel len. Hierzu hilft es, die Aussparung im Kreuzungsbereich der beiden Leiterplatten vorzusehen. Die federnden Arme sorgen dafür, dass nur noch sehr geringe Übergangsbereiche vorhanden sind und ent sprechend wenig Feuchtigkeit in diese Bereiche einziehen kann.

Wenn die Aussparung breiter ist als die Breite der weiteren Plati- nen, wird auch die Überdeckung zwischen nebeneinanderliegenden Lötverbindungen eliminiert. Aufgrund der Aussparung können die Lötverbindungen inklusive der Lötungen mit einem Verguss einfach geschützt werden. Somit ist es dann möglich, nach der Verbindung der beiden Leiterplatten miteinander die Verbindung mit einer Be- Schichtung zu versehen, die diese ebenfalls gegen Feuchtigkeit be ständig macht. In Ausführungsformen sind dabei die Verbindungen, insbesondere Lötverbindungen, zwischen der starr-flexiblen Leiter platte und der weiteren Leiterplatte mit einem Verguss, insbesonde re einem Silikonverguss, überzogen. Ferner können bei einer nach- träglichen Lösung der Verbindung die dünnen Arme im freien Be reich neben der weiteren Leiterplatte abgeschnitten und nachträg lich einzeln abgelötet werden. Der Anlötbereich für die Kabel kann in Ausdrucksformen nur auf ei ner Seite der starr-flexiblen Leiterplatte vorhanden sein und/oder vergoldet sein. Der Anlötbereich für die weitere Heizplatte ist in Ausdrucksformen auf beiden Seiten der Leiterplatte vergoldet. Dies dient einer besseren Lötbarkeit zwischen den beiden Leiterplatten. Lot kann somit zwischen beide Teile laufen und eine bessere Ver bindung erzeugen. Zusätzlich handelt sich um einen Schutz gegen verdrehtes Anbauen, da die Lötstellen für die Kabel bei einer ver- dreht eingebauten Leiterplatte nicht mehr zugänglich wären.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird auch gelöst durch ein Endoskop mit einer zuvor beschriebenen erfindungsge mäßen elektronischen Vorrichtung. Da das Endoskop eine entspre- chende elektronische Vorrichtung umfasst, verwirklicht es die glei chen Merkmale, Eigenschaften und Vorteile wie die zuvor beschrie bene erfindungsgemäße elektronische Vorrichtung.

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 perspektivische Darstellung einer er findungsgemäßen elektronischen Vorrichtung, Fig. 2 eine schematische perspektivische Darstellung eines Teils eines erfindungsgemäßen Endoskops und Fig. 3 eine schematische Schnittdarstellung durch einen proxi malen Teil eines erfindungsgemäßen Endoskops.

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 eine schematische perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen elektronischen Vorrichtung 20, die eine starr flexible Leiterplatte 30 sowie einen Halterungsform körper 60 um- fasst, an welchem die starr-flexible Leiterplatte 30 angeordnet und gehaltert ist. Bei dem Halterungsform körper 60 handelt es sich um einen längserstreckten Grundkörper mit einer kreisbogenförmigen Grundform, die an ihrer Innenseite 62 auf den Radius eines inneren Zylinders oder Innenrohrs eines Endoskops angepasst ist und zu einer Seite einer Öffnung aufweist, mit welcher er auf den inneren Zylinder oder das Innenrohr aufgesteckt werden kann. Der Halte rungskörper 60 ist aus einem elastischen und elektrisch isolieren den Material gefertigt, beispielsweise einem Kunststoff wie PEEK, so dass er auf einen zylindrischen Körper wie den inneren Zylinder eines Endoskops aufschnappen kann. Die Öffnung beträgt weniger als die Hälfte des Kreisumfangs.

Der Halterungsform körper 60 dient zur Aufnahme einer autoklavier fähigen Elektronik in Form einer starr-flexiblen Leiterplatte 30. Die se weist einen starren Bereich 32 auf, der vollständig in einer Epo xidharz-Umhüllung 34 eingeschlossen ist. Dieser starre Bereich ist mit elektronischen Bauelementen 35 bestückt, die von einer homo- genen Beschichtung der Epoxidharz-Umhüllung 34 umgeben sind und somit vor den Auswirkungen von Feuchtigkeit beim Autoklavie ren eines Endoskops geschützt sind. Damit die Leiterplatte 30 in den holzylindrischen Hohlraum eines Endoskops im Bereich des Handgriffs eingeführt werden kann, muss die starr-flexible Leiter platte 30 gebogen werden. Dazu weist die Leiterplatte 30 einen fle xiblen Bereichs 40 auf, der über eine verjüngte Durchführung 36 in den starren Bereich 32 mündet. Der flexible Bereich 40 der Leiter platte 30 ist nicht in gleicher Weise versteift wie der starre Bereich 32 und lässt sich daher in eine geeignete Form zum Einführen in das Endoskop biegen.

Der flexible Bereich 40 der starr-flexiblen Leiterplatte 30 weist Sol I- Biegestellen 41 , 42 auf, an denen der flexible Bereich 40 so gebo- gen werden kann, dass flachere Bereiche mit Kontaktstellen bzw. metallischen Kontaktflächen 48, 50, 52 entstehen. Diese Kontakt stellen bzw. metallischen Kontaktflächen 48, 50, 52 dienen ver schiedenen Funktionen, beispielsweise elektronischer Kontaktierung oder der Herstellung von Verbindungen zu Kabeln oder weiteren Leiterplatten. In seinem von dem starren Bereich 32 entfernteren Bereich weist der flexible Bereich 40 eine Aussparung 44 auf, deren Innenkontur mehrere Arne 46 aufweist, die aufgrund ihrer Materi aleigenschaften federnd und elastisch ausgestaltet sind und an de ren Enden jeweils metallische Kontaktflächen 48 vorhanden sind. Diese dienen zur Herstellung einer Lötverbindung mit einer weiteren Leiterplatte. Weitere metallische Kontaktflächen 50, 52 sind über den flexiblen Bereich 40 der Leiterplatte 30 verteilt angeordnet.

Der flexible Bereich 40 weist außerdem LEDs 54 auf, die beispiels weise während der Montage und Herstellung der Elektronik zur Überprüfung der Funktionsfähigkeit der Elektronik auf der starr flexiblen Leiterplatte 30 genutzt werden können. Ebenfalls sind in Fig. 1 verschiedene Leiterbahnen 56 auf der Oberfläche des flexib len Bereichs 40 dargestellt. Weitere Leiterbahnen sind in Schichten der mehrlagigen flexiblen Leiterplatte 30 eingebettet und daher in Fig. 1 nicht sichtbar.

Der Halterungsform körper 60 weist an seiner Außenseite 64 eine Aufnahmekonturierung 66 auf, die so geformt ist, dass die starr flexible Leiterplatte 30 darauf an- bzw. aufgesetzt und gehalten werden kann. Um die Leiterplatte 30 in axialer Richtung und in Um- fangsrichtung zu fixieren, weist die Aufnahmekonturierung 66 im Bereich der verjüngten Durchführung 36 der Leiterplatte 30 eine axiale Passung 68 und seitlich an der Epoxidharz-Umhüllung 34 ei ne Passung 70 in Umfangsrichtung auf, an bzw. in die die entspre chenden Teil der starr-flexiblen Leiterplatte an- bzw. eingelegt wer- den. Hierbei handelt es sich um Erhebungen, an denen Randkontu ren der Leiterplatte 30 anliegen. Ferner weist der Halterungsform körper 60 eine schlitzförmige Aufnahme 72 auf, durch die ein End bereich 58 des flexiblen Bereichs 40 der starr-flexiblen Leiterplatte 30 hindurch gesteckt ist und so gegen ein Abheben bzw. Abwickeln gesichert ist. Eine weitere Fixierung kann durch die Verwendung von Kabelbinder erfolgen, für die der Halterungsform körper 60 ge gebenenfalls entsprechende Durchführungsöffnungen aufweist.

Der Halterungsformkörper 60 weist ferner drei flache Abschnitte 74, 76, 78 auf, an denen jeweils verschiedene Abschnitte des flexiblen

Bereichs 40 der Leiterplatte 30 sowie andererseits ein starrer Be reich 32 der starr-flexiblen Leiterplatte 30 anliegen. Im flachen Ab schnitt 74 weist der Halterungsform körper 60 zusätzlich eine Auf nahmekonturierung 80 für eine weitere Leiterplatte auf, die sich pa- rallel zur Längsachse bzw. zur Längserstreckung des Halterungs formkörpers 60 erstreckt. Hierbei kann es sich um eine Heizung- Leiterplatte bzw. Heater-Platine handeln. Die entsprechende Hea- ter-Platine ist in Fig. 1 nicht dargestellt. Insgesamt hat die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung 20 somit eine Form, in der die autoklavier fähige Elektronik in den nicht-hermetischen Raum eines Endoskops eingeführt werden kann.

Fig. 2 zeigt eine schematische perspektivische Darstellung eines Teils eines erfindungsgemäßen Endoskops 10. Die in Fig. 1 vorge stellte Vorrichtung 20 ist dargestellt im Zusammenhang mit einem Teil des Endoskops 10 im geöffneten Zustand. Der Handgriff 12 auf der linken Seite der Fig. 2 weist den Hohlraums 16 rund um ein In nenrohr 14 bzw. inneren Zylinder auf, in den die Vorrichtung 20 her einpasst. Deutlich erkennbar ist, dass der Halterungsformkörper 60 mit seiner Innenseite 62 um das Innenrohr 14 des Endoskops 10 herum angeordnet ist, mit einer Öffnung auf der vom Betrachter ab- gewandten Seite der Zeichnung, die es dem Halterungsform körper 60 erlaubt, von der Seite auf das Innenrohr 14 aufgeschoben zu werden. Ebenfalls dargestellt sind Kabel 18, von denen eines zur mechanischen Verbindung mittels einer Lötverbindung mit einer me tallischen Kontaktfläche 52 verbunden ist. Die einzelnen Litzen in dem Kabel sind nicht dargestellt. Zur Herstellung der elektrischen Kontakte mit diesen nicht dargestellten Litzen dienen die metalli schen Kontaktflächen 50 im flexiblen Bereich 40 der starr-flexiblen Leiterplatte 30. Ein weiteres Kabel 18 verläuft ohne Kontakt mit der autoklavierfähigen Elektronik der Vorrichtung 20 entlang dem Innen- rohr 14 durch die seitliche Öffnung des Halterungsformkörpers 60.

Ferner ist eine weitere Leiterplatte 90 dargestellt, die von proximal aus dem Handgriff 12 entlang der Längsachse des Endoskops 10 verläuft und in die Vorrichtung 20 hinein ragt. Die weitere Leiterplat- te 90 ist beispielsweise eine Heizungs-Leiterplatte. Sie ist in der Aufnahmekonturierung 80 für die weitere Leiterplatte 90 aufgenom men und verläuft in ihrer Aufnahmekonturierung 80 zwischen dem Halterungsform körper 60 und der Unterseite des flexiblen Bereichs 40 der starr-flexiblen Leiterplatte 30. Zur Herstellung einer mecha nischen und elektronischen Verbindung werden direkte Lötverbin dungen 94 hergestellt zwischen den metallischen Kontaktflächen 48 auf den Enden der Arme 46 der starr-flexiblen Leiterplatte 30 und entsprechenden Kontaktflächen 92 auf der Oberseite der weiteren Leiterplatte 90.

Die direkten Lötverbindungen 94 vermitteln der Vorrichtung 20 ei- nen Halt in axialer Richtung und dienen somit zusätzlich auch der Fixierung der Vorrichtung 20 auf dem Innenrohr 14 des Endoskops 10. Im Fall einer notwendigen Wartung oder eines Austauschs kön nen auf sehr einfache Weise die Arme 46 getrennt werden, so dass die Verbindung gelöst wird. Alternativ können die Lötverbindungen 94 durch Erhitzen und Verflüssigen des Lötzinns gelöst werden.

Fig. 3 ist eine schematische Schnittdarstellung durch einen proxima len Teil eines erfindungsgemäßen Endoskops 10. Gut erkennbar sind das Innenrohr 14 und der mit seiner Innenseite 62 auf dem In- nenrohr 14 platzierte Halterungsform körper 60, auf dem die starr flexible Leiterplatte 30 aufliegt. Der starre Bereich 32 mit seiner Epoxidharz-Umhüllung 34 liegt auf dem flachen Abschnitt 78 des Halterungsform körpers 60 auf, während der flexible Bereich 40 auf zwei weiteren flachen Abschnitten 74, 76 aufliegt, wobei der flache Abschnitt 74 mittels eines Formstücks abgeschlossen wird, welches eine schlitzförmige Aufnahme 72 ausbildet, durch die ein Endbe reich 58 des flexiblen Bereichs 40 der Leiterplatte 30 hindurchge führt ist. Die elektronischen Baukomponenten sind gegen die Auswirkungen des Autoklavierens durch die Epoxidharz-Umhüllung 34 geschützt. Damit möglichst auch durch die Durchführung, mit der die flexible Leiterplatte aus der Umhüllung 34 hinaus geführt wird, keine Feuch tigkeit eindringen kann, und um die Leiterplatte 30 auch in ihrem flexiblen Bereich 40 zu schützen, kann der Übergang im Bereich der Verjüngung 36 sowie weitere Teile des flexiblen Bereichs 40 nach der Herstellung der Lötverbindungen ebenfalls gegen Feuchtigkeit geschützt werden, beispielsweise mittels einer Silikonbeschichtung. Diese überlagert vorzugsweise wenigstens teilweise die Epoxidharz- Umhüllung 34 des starren Bereichs 32, so dass die elektronischen Komponenten 35 in ihrer Umhüllung 34 auch vor dem Eindringen von Feuchtigkeit durch die Durchführung geschützt sind.

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

10 Endoskop

12 Handgriff

14 Innenrohr

16 Hohlraum

18 Kabel

20 Vorrichtung

30 starr-flexible Leiterplatte

32 starrer Bereich

34 Epoxidharz-Umhüllung

35 umhülltes elektronisches Bauelement

36 verjüngte Durchführung

40 flexibler Bereich

41 , 42 Soll-Biegestelle

44 Aussparung

46 Arm

48 metallische Kontaktfläche

50 metallische Kontaktfläche

52 metallische Kontaktflächen

54 LED

56 Leiterbahn

58 Endbereich des flexiblen Bereichs der Leiterplatte

60 Halterungsform körper

62 Innenseite

64 Außenseite

66 Aufnahmekonturierung

68 axiale Passung

70 Passung in Umfangsrichtung

72 schlitzförmige Aufnahme

74 flacher Abschnitt

76 flacher Abschnitt 78 flacher Abschnitt

80 Aufnahmekonturierung für weitere Leiterplatte

90 weitere Leiterplatte

92 metallische Kontaktfläche

94 direkte Lötverbindung

Claims

Elektronische Vorrichtung für ein Endoskop und Endoskop

Patentansprüche

1 . Elektronische Vorrichtung (20) für ein Endoskop (1 0), umfas send eine autoklavierfähige starr-flexible mehrlagige Leiterplat te (30) sowie einen Halterungsform körper (60), wobei die Lei terplatte (30) aus strukturierten Schichten aus m iteinander ver- klebten leitenden und nichtleitenden Materialien gebildet ist, in welcher die leitenden Strukturen Leiterbahnen (56) und Kon taktflächen (48, 50, 52) bilden, in einem starren Bereich (32) m ittels einer zusätzlichen Versteifung versteift, mit elektroni schen Bauelementen bestückt und mit einem Epoxidharz (34) umhüllt ist und in einem flexiblen Bereich (40), der Kontaktflä chen (48, 50, 52) aufweist, biegbar ausgestaltet ist, wobei der Halterungsform körper (60) im Querschnitt eine kreisbogenför m ige Grundform aufweist, die an ihrer radialen Innenseite zur Anordnung auf einem , insbesondere zylindrischen, Innenrohr (14) eines Endoskops (1 0) geformt ist und an ihrer radialen

Außenseite (64) eine Aufnahmekonturierung (66) zur Aufnahme und Formgebung der starr-flexiblen Leiterplatte (30) sowie Hai- temittel (68, 70, 72) zum Halten der Leiterplatte (30) in einem gebogenen Zustand aufweist.

2. Elektronische Vorrichtung (20) nach Anspruch 1 , dadurch ge- kennzeichnet, dass der Halterungsform körper (60) in seiner kreisbogenförmigen Grundform entlang eines Kreisbogens von mehr als 180° geformt und elastisch federnd ausgebildet ist, wobei insbesondere der Halterungsform körper (60) im auf das Innenrohr (14) des Endoskops (10) aufgesetzten Zustand durch eine Presspassung in seiner Position auf dem Innenrohr (14) gehalten wird.

3. Elektronische Vorrichtung (20) nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass der Halterungsform körper (60) aus einem elektrisch isolierenden Material, insbesondere

PEEK, ausgebildet ist.

4. Elektronische Vorrichtung (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Halterungsform körper (60) in seiner Aufnahmekonturierung (66) zur Aufnahme und

Formgebung der starr-flexiblen Leiterplatte (30) eine Passung (68) zur Führung der starr-flexiblen Leiterplatte (30) in Rich tung einer Endoskopachse und eine Passung (70) zur Führung der starr-flexiblen Leiterplatte (30) senkrecht zur Endo- skopachse aufweist.

5. Elektronische Vorrichtung (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Halterungsform körper (60) eine schlitzförmige Aufnahme (72) als Haltemittel zur Auf- nähme und Fixierung eines Endbereichs (58) des flexiblen Be reichs (40) der starr-flexiblen Leiterplatte (30) aufweist, wobei die schlitzförmige Aufnahme (72) insbesondere asymmetrisch zu der Passung (68) in Richtung der Endoskopachse ausgebil det ist.

6. Elektronische Vorrichtung (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Halterungsform körper

(60) Aussparungen und/oder Durchführungen für Kabelbinder aufweist.

7. Elektronische Vorrichtung (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Halterungsform körper

(60) zur radialen Positionierung der starr-flexiblen Leiterplatte (30) mehrere, insbesondere drei, flache Abschnitte (74, 76, 78) aufweist, wobei insbesondere die starr-flexible Leiterplatte (30) m it Soll-Biegestellen (41 , 42) ausgebildet ist, die im eingepass- ten Zustand der starr-flexiblen Leiterplatte (30) an den Über gängen zwischen den flachen Abschnitten (74, 76, 78) des Hal terungsformkörpers (60) zu liegen kommen.

8. Elektronische Vorrichtung (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Halterungsform körper

(60) an seiner radialen Außenseite (64) eine, insbesondere pa rallel zu einer Längsachse des Endoskops (1 0) ausgerichtete, Aufnahmekonturierung (80) zur Aufnahme einer weiteren Lei terplatte (90), insbesondere einer Heater-Platine, die m it der starr-flexiblen Leiterplatte (30) verbindbar ist, aufweist.

9. Elektronische Vorrichtung (20) nach Anspruch 8, dadurch ge kennzeichnet, dass die weitere Leiterplatte (90) metallische Kontaktflächen (92) zur Verbindung mit der starr-flexiblen Lei- terplatte (30) aufweist, die in einem Zustand, in dem die weite re Leiterplatte (90) in die Aufnahmekonturierung (66) des Hal terungsformkörpers (60) zur Aufnahme der weiteren Leiterplat- te (90) aufgenommen ist, über direkte Verbindungen, insbe sondere Lötverbindungen (94), m it entsprechend angeordneten metallischen Kontaktflächen (48) der starr-flexiblen Leiterplatte (30) verbindbar oder verbunden ist.

1 0. Elektronische Vorrichtung (20) für ein Endoskop (1 0), umfas send eine autoklavierfähige starr-flexible mehrlagige Leiterplat te (30), die aus strukturierten Schichten aus m iteinander ver klebten leitenden und nichtleitenden Materialien gebildet ist, in welcher die leitenden Strukturen Leiterbahnen (56) und Kon taktflächen (48, 50, 52) bilden, in einem starren Bereich (32) m ittels einer zusätzlichen Versteifung versteift, mit elektroni schen Bauelementen bestückt und mit einem Epoxidharz (34) umhüllt ist und in einem flexiblen Bereich (40), der Kontaktflä- chen (48, 50, 52) aufweist, biegbar ausgestaltet ist, insbeson dere nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die starr-flexible Leiterplatte (30) im flexiblen Bereich (40) eine Aussparung (44) aufweist, deren Innenrand eine Kontur m it fe dernd ausgebildeten Armen (46) aufweist, die in die Ausspa- rung (44) hineinragen und an ihren Enden die metallischen

Kontaktflächen (48) zur Verbindung m it der weiteren Leiterplat te (90) aufweisen.

1 1 . Elektronische Vorrichtung (20) nach Anspruch 1 0, dadurch ge- kennzeichnet, dass, bezogen auf eine Richtung, die quer zu einer Endoskopachse verläuft, die Aussparung (44) eine größe re Breite aufweist als die weitere Leiterplatte (90).

12. Elektronische Vorrichtung (20) nach einem der Ansprüche 9 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungen (94), ins besondere Lötverbindungen, zwischen der starr-flexiblen Lei terplatte (30) und der weiteren Leiterplatte (90) m it einem Ver- guss, insbesondere einem Silikonverguss, überzogen sind.

13. Endoskop (10) mit einer elektronischen Vorrichtung (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 12