WO2020164969A1

WO2020164969A1 - Verfahren zum betreiben des heizsystems eines endoskops, heizsystem eines endoskops und endoskopsystem

Info

Publication number: WO2020164969A1
Application number: PCT/EP2020/052735
Authority: WO
Inventors: Thorsten JÜRGENS; Sven PABST; Sebastian Jungbauer
Original assignee: Olympus Winter and Ibe GmbH
Current assignee: Olympus Winter and Ibe GmbH
Priority date: 2019-02-11
Filing date: 2020-02-04
Publication date: 2020-08-20
Anticipated expiration: 2021-08-11
Also published as: DE102019103291B4; DE102019103291A1; US20210369099A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Heizsystems eines Endoskops (30), welches ein Heizelement (32) und einen Temperatursensor (34) im distalen Bereich des Endoskops (30) sowie eine Versorgungseinheit (22) außerhalb des Endoskops umfasst, welche mit dem Heizelement (32) und dem Temperatursensor (34) verbunden ist oder wird, wobei die Versorgungseinheit (22) eine Stromversorgung für das Heizelement (32) in Abhängigkeit von einem mittels des Temperatursensors (34) ermittelten Temperaturmesswert in einer Zweipunktregelung an- und ausschaltet, sowie ein Heizsystem und ein Endoskopsystem (10). Im Endoskop (30) ist eine, insbesondere in einem proximalen Teil des Endoskops (30) angeordnete, Überwachungseinheit (40) umfasst, die eine mittels der Stromversorgung für das Heizelement (32) bestromte Überwachungsschaltung (42) umfasst, wobei die Überwachungsschaltung (42) den Temperatursensor (34) überwacht und die Stromversorgung zum Heizelement (32) unterbricht, wenn eine Fehlfunktion des Temperatursensors (34) festgestellt wird.

Description

VERFAHREN ZUM BETREIBEN DES HEIZSYSTEMS EINES ENDOSKOPS HEIZSYSTEM EINES ENDOSKOPS UND ENDOSKOPSYSTEM

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Heizsys tems eines Endoskops, welches ein Heizelement und einen Tempe ratursensor im distalen Bereich des Endoskops sowie eine Versor gungseinheit außerhalb des Endoskops umfasst, welche mit dem Heizelement und dem Temperatursensor verbunden ist oder wird, wobei die Versorgungseinheit eine Stromversorgung für das Heiz element in Abhängigkeit von einem mittels des Temperatursensors ermittelten Temperaturmesswert in einer Zweipunktregelung an- und ausschaltet, sowie ein Heizsystem und ein Endoskopsystem.

Die Erfindung betrifft allgemein chirurgische Endoskop und Syste me, speziell optische Endoskope, die am distalen Ende des Endo skopschafts ein Eintrittsfenster aufweisen, welches den Innenraum des Endoskopschafts mit der dahinterliegenden Optik von dem äu ßeren Raum trennt. Die Endoskopoptik kann eine geradeausbli ckende Optik oder eine seitwärtsblickende Optik sein, wobei im letz- teren Fall das eintretende Licht in die Richtung des Endo skopschafts umgelenkt wird. Das Licht kann danach über Umkehr- systeme zum proximalen Ende des Schafts weitergeleitet werden, oder direkt hinter der distalen optischen Baugruppe von einem oder mehreren Bildsensoren aufgefangen werden, die elektronische Bildsignale an eine Auswerte- und/oder Anzeigeeinheit übermitteln.

Unabhängig von der hinter dem Eintrittsfenster angeordneten Optik ist es notwendig, den distalen Teil, insbesondere das Eintrittsfens- ter, vor und während einer Verwendung des Endoskops auf die Kör pertemperatur eines Patienten zu bringen, da aufgrund des Tempe raturunterschieds zwischen der Umgebungstemperatur und der Temperatur in einem Körperhohlraum des Patienten das Eintritts fenster beschlägt. Ein beschlagenes Eintrittsfenster macht aller- dings die mit dem Endoskop durchzuführende Untersuchung un möglich.

Aus diesem Grund weisen moderne Endoskopen für den chirurgi schen Einsatz im Bereich der distalen Spitze, insbesondere nahe am Eintrittsfenster, ein Heizelement, einen sogenannten Aktor, auf, welches bestromt wird, um das Eintrittsfenster auf die gewünschte Temperatur, vorzugsweise im Bereich der menschlichen Körpertem peratur, zu bringen. Um diese Temperatur zu erreichen und zu hal ten, ist ein einfaches Regelsystem vorgesehen, welches eine exter- ne Stromversorgung durch eine Versorgungseinheit sowie einen

Temperatursensor in unmittelbarer räumlicher Nähe zum Heizele ment umfasst. Die Versorgungseinheit, die in diesem Fall als Re geleinheit arbeitet, ist über eine zweiadrige Leitung mit dem Tempe ratursensor verbunden und über eine weitere zweiadrige Leitung mit dem Heizelement.

Die Regelung ist in der Regel als Zweipunktregelung realisiert, bei der die Bestromung des Heizelements in Abhängigkeit von der Temperatur an- und ausgeschaltet wird, die mithilfe des Tempera tursensors gemessen wird. Diese Regelung ist bezüglich der Schalt temperatur üblicherweise mit einer Hysterese versehen, so dass die Bestromung beispielsweise gestoppt wird, wenn die Temperatur beim Aufheizen 39 °C erreicht, und wieder gestartet wird, wenn die Temperatur unter 35 °C absinkt. Auf diese Weise wird sicherge stellt, dass die Temperatur im Bereich von ca. ±1 ,5 °C bis ca. ±2,5 °C von der Körpertemperatur des Menschen bleibt, ohne dass die Stromversorgung für das Heizelement zu schnell an- und ausge schaltet wird. Nach dem ersten Anfahren des Heizsystems stellt sich ein regelmäßiger Regelungsbetrieb ein.

Das Funktionieren dieses Systems hängt davon ab, dass der Tem- peratursensor funktioniert. Hierzu werden häufig Thermistoren ver wendet, die von einer Konstantstromquelle mit einem Konstantstrom beaufschlagt werden. Die über den Thermistor abfallende Spannung ist ein Maß für die am Ort des Thermistors herrschende Temperatur. Thermistoren entwickeln bei steigender Betriebsdauer verschiedene Fehlfunktionen. So können sich Sprünge in der Temperaturkurve des Widerstands entwickeln und die Temperaturkurve kann sich durch eine Erhöhung des Widerstands dauerhaft verändern. Dies schlägt sich in einer fehlerhaften Kalibrierung und damit in fehler haften Temperaturmessungen nieder. Bei den für die beschriebene Anwendung in Heizsystem von Endoskopen üblicherweise verwen deten Thermistoren mit negativem Temperaturkoeffizient (NTC), die im heißen Zustand besser elektrisch leiten als im kalten Zustand, wirken sich Änderungen im Verhalten der Thermistoren dahinge hend aus, dass niedrigere Temperaturen gemessen werden, als sie tatsächlich vorherrschen. Dies bedeutet für die Regelung des Heizsystems, dass das Heizelement verstärkt bestromt wird, um die fälschlicherweise als niedriger wahrgenommene Temperatur auszu- gleichen. Diese übermäßige Heizung kann zu einer Gefährdung des Patienten führen.

Eine solche Gefährdung von Patienten ist zu vermeiden. Dafür wer- den die Endoskope regelmäßig überprüft. Es ist jedoch nicht auszu schließen, dass sich eine solche Fehlfunktion schleichend oder während einer Behandlung einstellt. Eine Erkennung von Fehlfunk tionen des Temperatursensors ist daher wünschenswert. Insbeson dere ist es wünschenswert, dass auch bestehende Endoskope nachgerüstet werden können.

Eine Lösung für dieses Problem wäre der Einsatz weiterer, redun danter Temperatursensoren im Bereich des Heizelements, so dass durch mehrfache Messung mittels der verschiedenen Temperatur- sensoren und deren Vergleich untereinander und mit früheren Mes sungen Fehlfunktionen einzelner Temperatursensoren erkannt wer den könnten. Die aus dem Stand der Technik bekannten Endoskope und Heizsysteme bieten hierfür allerdings keine einfache Möglich keit, da die Heizsysteme nicht skalierbar sind. So ist es nicht mög- lieh, weitere Temperatursensoren im distalen Bereich des Endo skops unterzubringen, und selbst wenn weitere Temperatursensoren distal aufgenommen würden, müsste die Anzahl der Leitungen er höht werden, was eine Änderung der Leitungsschnittstelle erfordert, und der Regler auf Seiten der Versorgungseinheit müsste geändert werden, um die höhere Anzahl von Sensoren zu unterstützen.

Demgegenüber ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den Be trieb des Heizsystems eines Endoskops mit Heizelement im distalen Bereich sicherer zu gestalten.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Betreiben eines Heizsystems eines Endoskops, welches ein Heizelement und einen Temperatursensor im distalen Bereich des Endoskops sowie eine Versorgungseinheit außerhalb des Endoskops umfasst, welche mit dem Heizelement und dem Temperatursensor verbunden ist oder wird, wobei die Versorgungseinheit eine Stromversorgung für das Heizelement in Abhängigkeit von einer mittels des Temperatur sensors ermittelten Temperaturmesswerts in einer Zweipunktrege lung an- und ausschaltet, gelöst, das dadurch weitergebildet ist, dass im Endoskop eine, insbesondere in einem proximalen Teil des Endoskops angeordnete, Überwachungseinheit umfasst ist, die eine mittels der Stromversorgung für das Heizelement bestromte Über wachungsschaltung umfasst, wobei die Überwachungsschaltung den Temperatursensor überwacht und die Stromversorgung zum Heizelement unterbricht, wenn eine Fehlfunktion des Temperatur sensors festgestellt wird.

Mit der Erfindung wird eine Möglichkeit bereitgestellt, eine Überwa chung der Funktion des Temperatursensors in einer einfachen Art und Weise durchzuführen, ohne dass die vorhandenen Komponen ten des Heizsystems, nämlich der Temperatursensor, das Heizele- ment und die Versorgungseinheit, geändert oder angepasst werden müssten. Stattdessen wird eine Überwachungseinheit eingeführt, die in einem geräumigeren Teil des Endoskops, nämlich in dessen proximalen Bereich, beispielsweise im Handgriff, Platz findet, para sitär die Funktion des Temperatursensors überwacht und bei Fest- stellen einer Fehlfunktion des Temperatursensors eingreift und die Stromversorgung des Heizelements unterbricht. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass keine für einen Patienten gefährliche Situa tion eintritt, die beispielsweise durch übermäßiges Aufheizen zu Verbrennungen oder anderen Beeinträchtigungen führen könnte.

Die Nachrüstung mit einer solchen Überwachungseinheit ist für viele Endoskoptypen einfach möglich und erfordert keinerlei Änderungen an der Versorgungseinheit, dem Temperatursensor und dem Heiz element. Da die Überwachungseinheit selber über die Stromversor gung des Heizelements bestromt wird, ist sie nur aktiv, wenn das Heizelement selbst bestromt wird. Es ist möglich, auch in diesem Fall eine effektive Überwachung der Funktion des Temperatur sensors zu gewährleisten.

In einer Ausführungsform umfasst die Überwachungseinheit einen mit der Überwachungsschaltung verbundenen Überwachungs- Temperatursensor, wobei die Überwachungsschaltung prüft, ob das Endoskop und/oder das Heizsystem nach einer Pause einer vorbe stimmten oder vorbestimmbaren Länge neu eingeschaltet worden ist, die zum Abkühlen des Heizelements auf eine Umgebungstempe ratur ausreicht, oder ob bei weiterem Betrieb des Endoskops und des Heizsystems nur die Bestromung des Heizelements unterbro chen war, wobei die Überwachungsschaltung in dem Fall des Neu einschaltens Temperaturmessungen des Temperatursensors und des Überwachungs-Temperatursensors miteinander vergleicht und bei einer Abweichung der Temperaturmessungen jenseits eines vorbestimmten oder vorbestimmbaren Toleranzbereichs eine Fehl funktion des Temperatursensors feststellt.

Messtechnisch bedeutet diese Maßnahme einen Vergleich der Temperaturmessungen zweier Temperatursensoren, nämlich des Temperatursensors des ursprünglichen Heizsystems und des Über wachungs-Temperatursensors der Überwachungseinheit. Auf diese Weise wird eine Redundanz der Temperaturmessung hergestellt, allerdings auf einer Ebene der gegenseitigen Kalibration. Da der Überwachungs-Temperatursensor mit der Überwachungseinheit in einem proximalen Bereich des Endoskops angeordnet ist, ist er nicht in unmittelbarer Nähe zum zu überwachenden Temperatur sensor und somit nicht thermisch direkt mit diesem verbunden. Aus diesem Grund ist es erforderlich, zum Vergleich der Temperatur messungen zunächst Bedingungen herzustellen bzw. zu überprüfen, dass diese vorliegen, in denen davon ausgegangen werden kann, dass beide Temperatursensoren sich auf einem gleichartigen Tem- peraturniveau befinden, so dass die beiden Temperaturmessungen miteinander vergleichbar werden. Dies ist dann der Fall, wenn das Endoskop über längere Zeit nicht benutzt worden ist und somit im Ganzen die Umgebungstemperatur angenommen hat, sowohl im distalen als auch im proximalen Bereich. In dem Fall werden die Messungen miteinander vergleichbar und kann die Temperaturmes sung des Überwachungs-Temperatursensors zur Überprüfung der Temperaturmessung des Temperatursensors verwendet werden.

Da dieser Zustand üblicherweise am Anfang einer Behandlung und vor dem Aufheizen des distalen Bereichs erfolgt, wird dies auch als „Power-On-Detection“ bezeichnet. Direkt nach dem Anschalten des Fleizelements durch die Versorgungseinheit überprüft die Überwa chungseinheit, ob eine ausreichend lange Zeit vergangen ist, oder ob das Endoskop auch ohne Fleizung weiterbetrieben worden ist, wodurch ebenfalls ungeeignete Bedingungen für eine entsprechen de Vergleichsmessung herrschen würden. Für die Zeitmesser kann die Überwachungseinheit über ein Zeitglied verfolgen, beispielswei se ein RC-Glied, welches sich langsam entlädt. Die Ladung in die sem RC-Glied muss in dem Fall unter einen vorbestimmten oder vorbestimmbaren Schwellwert fallen, bevor die Bedingung der aus reichenden Ruhezeit erfüllt ist.

Eine zweite Überprüfung kann in Hinblick auf den Betrieb des Endo skops ohne Bestromung des Heizelements erfolgen. Wenn die Überwachungseinheit bzw. die Überwachungsschaltung über einen Energiespeicher verfügt, der über die Leitung zum Temperatur sensor des Endoskops aufgeladen wird, kann ein aufgeladener Zu- stand dahingehend interpretiert werden, dass das Endoskop weiter betrieben wurde.

Ein zweites Fehlerbild bei Temperatursensoren, insbesondere Thermistoren, ist so, dass die Temperaturkurve Sprünge aufweist. So kann bei Raumtemperatur die Temperaturkurve nominal sein, während beim Aufheizen ein Sprung erfolgt. Dies wird bei der Power-On-Detection nicht erkannt. Eine weitere Ausführungsform sieht daher vor, dass die Überwachungsschaltung aufeinander fol- gende Temperaturmessungen des Temperatursensors auf Sprünge überwacht und bei einer Überschreitung eines vorbestimmten oder vorbestimmbaren Temperatursteigerungsschwellwerts, insbesonde re 2°C/s, eine Fehlfunktion des Temperatursensors feststellt. Diese Messung erfolgt insbesondere beim Aufwärmen des Fleizelements nach der Inbetriebnahme des Endoskops, kann also im Anschluss an die Power-On-Detection, aber auch ohne vorherige Power-On- Detection erfolgen. Sprünge in der Temperaturkurve des Tempera tursensors zeigen sich durch unerwartet große Temperatursprünge. So kann ein Schwellwert für die Temperatursteigerung zwischen zwei aufeinanderfolgenden Messungen vorbestimmt werden, bei dessen Überschreiten (positiv oder negativ) eine Fehlfunktion des Temperatursensors festgestellt wird. Während des Aufheizens ist mit dem Fleizelement auch die Überwachungsschaltung bestromt, so dass diese Überwachung ununterbrochen stattfinden kann.

Eine weitere Ausführungsform betrifft den Regelbetrieb des Endo skops, wenn nach dem Aufheizen der Regel Temperaturbereich er reicht ist. In diesem Fall überwacht die Überwachungsschaltung im Regelbetrieb nach dem Einschalten der Stromversorgung für das Fleizelement, dass die Temperaturmessung des Temperatursensors nicht unterhalb eines vorbestimmten oder vorbestimmbaren unteren Temperaturschwellwerts liegt, wobei die Überwachungsschaltung anderenfalls eine Fehlfunktion des Temperatursensors feststellt. Im Regelbetrieb wird die Stromversorgung für das Heizelement zyklisch an- und ausgeschaltet, wodurch die Temperatur bei angestellter Stromversorgung bis auf einen oberen Schwellwert, beispielsweise 39 °C, steigt und bei Erreichen des oberen Schwellwerts ausge schaltet wird, wodurch die Temperatur absinkt. Bei Unterschreiten eines unteren Schwellwerts, beispielsweise 35 °C, wird die Strom versorgung des Heizelements wieder angestellt. Damit wird auch die Überwachungsschaltung wieder bestromt und kann feststellen, welche Temperatur der Temperatursensor anzeigt. Falls diese un terhalb des unteren Schwellwerts liegt, liegt eine Fehlfunktion des Temperatursensors vor. Diese Fehlererkennung ist in den bislang verwendeten Stromversorgungen nicht vorhanden. Sollte beim Ab kühlen ein Sprung in der Temperaturmessung auf unter den unteren Schwellwert, beispielsweise 34 °C, erfolgen, so erkennt eine her kömmliche Stromversorgung nur, dass wieder geheizt werden muss. Die Überwachungsschaltung ist demgegenüber ausgebildet, diesen Fehler zu erkennen. In einer Ausführungsform speichert die Überwachungsschaltung in einem nichtflüchtigen Speicher die Feststellung einer Fehlfunktion des Temperatursensors und hält bis zur Leerung des Speichers die Stromversorgung zum Heizelement unterbrochen. Der nichtflüchtige Speicher ermöglicht es, einen Fehlerspeicher zu realisieren, der ge- gebenenfalls auch die Art der Fehlfunktion speichert, und die Blo ckierungsfunktion der Überwachungsschaltung auch über eine stromlose Zeit hinweg sicherzustellen. Der Speicher wird vorteilhaf terweise aufgrund eines externen Befehls geleert oder, wenn eine nachfolgende Messung die Fehlfunktion nicht bestätigt.

In einer weiteren Ausführungsform erkennt die Versorgungseinheit und/oder eine zentrale Steuerungseinheit, dass die Stromversor- gung zum Heizelement von der Überwachungsschaltung unterbro chen ist und eine Meldung hierzu ausgibt. Auf diese Weise wird ein Feedback für Nutzer bereitgestellt, beispielsweise einen Chirurgen, der das Endoskop zur Verwendung für eine Untersuchung oder ei- nen Eingriff vorbereitet oder die Untersuchung bzw. den Eingriff ge rade vornimmt. So wird ein Handlungsbedarf bezüglich einer War tung oder einer Reparatur des Endoskops signalisiert.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird auch durch ein Heizsystem eines Endoskops, umfassend ein Heizelement und ei nen Temperatursensor im distalen Bereich des Endoskops sowie eine Versorgungseinheit außerhalb des Endoskops, welche mit dem Heizelement und dem Temperatursensor verbindbar oder verbunden ist, wobei die Versorgungseinheit ausgebildet und eingerichtet ist, eine Stromversorgung für das Heizelement in Abhängigkeit von ei nem mittels des Temperatursensors ermittelten Temperaturmess wert in einer Zweipunktregelung an- und auszuschalten, gelöst, das dadurch weitergebildet ist, dass eine Überwachungseinheit im En doskop umfasst ist, insbesondere in einem proximalen Teil des En- doskops, die eine mittels der Stromversorgung für das Heizelement bestromte Überwachungsschaltung umfasst, welche mit dem Tem peratursensor signalverbunden ist und ausgebildet und eingerichtet ist, die Temperaturmessungen des Temperatursensors zu überwa chen und die Stromversorgung zum Heizelement zu unterbrechen, wenn eine Fehlfunktion des Temperatursensors festgestellt wird.

Das entsprechend erweiterte Heizsystem enthält die strukturellen Komponenten, die zur Durchführung des zuvor beschriebenen erfin dungsgemäßen Verfahrens notwendig sind. Es verwirklicht damit die gleichen Vorteile, Eigenschaften und Merkmale wie das erfindungs gemäße Verfahren. In Ausführungsformen umfasst die Überwachungseinheit einen mit der Überwachungsschaltung verbundenen Überwachungs-Tempera tursensor. Damit wird eine Redundanz gegenüber dem distalen Temperatursensor des Heizsystems geschaffen und eine Power-On- Detection ermöglicht.

In weiteren Ausführungsformen umfasst die Überwachungsschal tung ein, insbesondere analoges, Zeitglied, insbesondere ein sich entladendes RC-Glied, mittels dessen die Zeit der Nichtbestromung der Überwachungsschaltung überwachbar ist. Weiterhin kann die Überwachungsschaltung in Ausführungsformen zwei separate Ener giespeicher umfassen, wobei ein erster Energiespeicher über die Stromversorgung für das Heizelement aufladbar ist und ein zweiter Energiespeicher über eine Leitung von der Versorgungseinheit zum Temperatursensor aufladbar ist. Diese Maßnahmen ermöglichen die

Überprüfung, in welchem Betriebszustand das Endoskop sich befin det, nämlich direkt nach einer längeren Lagerung oder im Regelbe trieb. Vorteilhafterweise umfasst die Überwachungsschaltung einen nicht flüchtigen Speicher zur Speicherung von Fehlfunktionen des Tem peratursensors, so dass es möglich ist, eine festgestellte Fehlfunk tion des Temperatursensors auch nach einer stromlosen Periode so zu behandeln, dass die Bestromung des Heizelements blockiert wird.

Die Überwachungsschaltung ist vorzugsweise ausgebildet und ein gerichtet, die der Überwachungsschaltung zugewiesenen Überwa- chungs-, Verarbeitungs- und Steuerungsschritte eines zuvor be- schriebenen erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen, wobei insbesondere die Versorgungseinheit und/oder eine zentrale Steue rungseinheit ausgebildet und eingerichtet ist oder sind, die zuvor beschriebene Erkennung und Meldung auszuführen.

Schließlich wird die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe auch durch ein Endoskopsystem mit einem Endoskop, einer Versor- gungseinheit sowie einem zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen Heizsystem gelöst. Damit verwirklicht auch das erfindungsgemäße Endoskopsystem die zuvor bereits beschriebenen Vorteile, Eigen schaften und Merkmale des erfindungsgemäßen Verfahrens und des erfindungsgemäßen Heizsystems.

Weitere Merkmale der Erfindung werden aus der Beschreibung er findungsgemäßer Ausführungsformen zusammen mit den Ansprü chen und der beigefügten Zeichnung ersichtlich. Erfindungsgemäße Ausführungsformen können einzelne Merkmale oder eine Kombina- tion mehrerer Merkmale erfüllen.

Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemei nen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben, wobei bezüglich aller im Text nicht näher erläuterten erfindungsgemäßen Einzelheiten ausdrücklich auf die Zeichnung verwiesen wird.

Fig. 1 zeigt schematisch ein erfindungsgemäßes Endoskopsystem 10, welches ein Endoskop 30 und eine Zentraleinheit 20 umfasst, die zur Versorgung und Steuerung des Endoskops 30 ausgebildet ist. Die Zentraleinheit 20 umfasst eine Versorgungseinheit 22, wel che über zwei zweiädrige Leitungen 26, 28 mit einem distalen Heiz element 32 und einem distalen Temperatursensor 34, im vorliegen den Fall ausgeführt als Thermistor mit negativen Temperaturkoeffi- zienten, verbunden ist. Bei dem Heizelement 32 kann es sich um einen Heizwiderstand handeln. Die Verbindung erfolgt über eine Kopplungsschnittstelle 24, in der die Leitungen 26, 28 im Endoskop mit externen Leitungen, die zu der Versorgungseinheit 22 führen, verbunden sind. Die kleinen Ziffern 2 unter den Schrägstrichen, die die beiden Leitungen 26, 28 in der Nähe der Verbindungslinien zu den Bezugszeichen durchqueren, symbolisieren die Zweiädrigkeit der beiden Leitungen 26, 28.

Die bislang beschriebenen Elemente bilden das klassische Heizsys tem eines Endoskops, dessen distaler Bereich in der Fig. 1 rechts dargestellt ist. Das Heizelement 32 und der Temperatursensor 34 befinden sich in unmittelbarer Nähe eines nicht dargestellten Ein trittsfensters am distalen Ende des Endoskopschafts und sorgen durch Erwärmung dieses Bereichs auf ungefähr Körpertemperatur eines Patienten dafür, dass das andere Fenster nicht beschlägt, wenn dieses in einen Körperhohlraum des Patienten eingeführt wird.

Die Versorgungseinheit 22 dient als Regler in der Art einer Zwei punktregelung. Dafür ist sie als Konstantstromquelle über die Lei tung 28 mit dem Temperatursensor 34 verbunden und ausgebildet, über die Messung der über den Temperatursensor 34 abfallenden Spannung eine Temperaturmessung durchzuführen. In Abhängigkeit davon, ob die gemessene Temperatur oder der gemessene Span nungswert, der einem Temperaturwert entspricht, wird die Strom versorgung über die Leitung 26 an das Heizelement 32 angeschaltet oder ausgeschaltet. Bei Erreichen eines oberen Schwellwerts wird die Stromversorgung ausgeschaltet, und wieder angeschaltet, wenn die Temperatur auf einen unteren Schwellwert gesunken ist. Hierbei handelt es sich um eine sehr einfache Regelung, die für die Einstel lung der Temperatur für diesen Zweck ausreicht. Erfindungsgemäß tritt im proximalen Bereich des Endoskops 30 ei ne Überwachungseinheit 40 hinzu, welche im in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel über eine Überwachungsschaltung 42 und ei- nen Überwachungs-Temperatursensor 44 verfügt. Die Überwa chungsschaltung 42 ist zur Stromversorgung mit der Leitung 26 ver bunden, die zur Stromversorgung des Heizelements 32 dient. Die Überwachungsschaltung 42 ist somit parasitär mit Strom versorgt und erhält somit nur dann eine Bestromung, wenn die Stromversor gung 22 in ihrem Betrieb in einem Zustand ist, dass das Heizele ment 32 auch bestromt werden soll. In den Abkühlungsphasen wird auch die Überwachungsschaltung 42 nicht bestromt. Die Überwachungsschaltung 42 ist außerdem mit der Leitung 28 verbunden, die von der Stromversorgung 22 in ihrer Funktion als Konstantstromquelle zum Temperatursensor 34 führt. Damit ist die Überwachungsschaltung 42 in der Lage, den Spannungsabfall über den Temperatursensor 34 unabhängig von der externen Einheit zu messen und somit die Funktion des Temperatursensors 34 zu über wachen.

In der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform umfasst die Überwa chungseinheit 40 außerdem einen Überwachungs-Temperatur- sensor 44, der mit der Überwachungsschaltung 42 derart verbunden ist, dass diese eine Temperaturmessung anhand des Überwa chungs-Temperatursensors 44 durchführen kann, solange sie bestromt ist. Dies ist zum Beispiel nach dem Anschalten des Endo skops 30 der Fall, welches unmittelbar nach dem Anschalten bereits im distalen Bereich aufgeheizt wird. So ist es möglich, eine soge nannte Power-On-Detection durchzuführen, bei der die Umgebun gen des Temperatursensors 34 und des Überwachungs-Temperatur sensors 44 sich an die Umgebungstemperatur angepasst haben und somit die gleiche Temperatur aufweisen. Die Temperaturmessung mit dem Überwachungs-Temperatursensor 44 wird in dem Fall dazu benutzt, die Temperaturmessung durch den Temperatursensor 34 bei Raumtemperatur zu überprüfen. Auch nach dem Einschalten und während des Aufheizens des Heiz elements 32 kann eine weitere Überwachung erfolgen. Hierzu wer den aufeinanderfolgende Messungen der Temperatur mittels des Temperatursensors 34 durch die Überwachungsschaltung 42 durch geführt. Dafür verfügt die Überwachungsschaltung 42 über Speicher für aufeinanderfolgende Temperaturmesswerte bzw. Spannungs messwerte und eine Logik, die einen Vergleich dieser Messwerte sowie einen Vergleich mit Schwellwerten für die maximal erlaubten Differenzen erlauben. Damit können Sprünge in der Temperaturcha rakteristik des Temperatursensors 34 erkannt werden.

Ferner kann auch nach Erreichen des Regelbetriebs eine weitere Überwachung erfolgen, die dadurch erschwert wird, dass im Regel- betrieb regelmäßig Abkühlungsphasen auftreten, in denen weder das Heizelement 32 noch die Überwachungsschaltung 42 bestromt sind. In diesem Fall überprüft die Überwachungsschaltung 42, wenn die Stromversorgung wieder angeschaltet wird, ob es sich nur um eine typische Abkühlungsphase gehandelt hat, indem beispielswei- se festgestellt wird, dass ein langsam entladendes Zeitglied, bei spielsweise ein RC-Glied, nur wenig entladen ist, oder indem mittels eines nicht dargestellten Energiespeichers der Überwachungsschal tung 42, der über die Leitung 28 zum fortwährend betriebenen Tem peratursensor 34 geladen wird, festgestellt wird, dass dieser noch geladen ist. Wenn sichergestellt ist, dass es sich um ein Wiederan- schalten nach einer Abkühlungsphase im Regelbetrieb handelt, wird festgestellt, ob die mit dem Temperatursensor 34 gemessene Tem peratur unterhalb des unteren Schwellwerts für die Regelung oder einem knapp darunterliegenden Schwellwert liegt. Ein solches Er- eignis ist Folge einer Fehlfunktion des Temperatursensors 34.

Ferner kann die Zentraleinheit 20 und/oder wahlweise die Versor- gungseinheit 22 ausgebildet sein, zu erkennen, wenn trotz Bestro- mung durch die Versorgungseinheit 22 sich die Temperatur im dis talen Bereich des Endoskops nicht ändert. Dies ist ein Zeichen da für, dass die Überwachungsschaltung 42 eine Fehlfunktion des Temperatursensors 34 festgestellt hat und die Bestromung des Heizelements 32 blockiert. Wenn dies erkannt wird, wird eine Mittei lung oder eine Warnung herausgegeben, dass ein entsprechendes Ereignis eingetreten ist und eine Wartung, Überprüfung oder Repa ratur des Heizsystems, insbesondere des Temperatursensors 34, notwendig ist.

Alle genannten Merkmale, auch die der Zeichnung 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 Endoskopsystem

20 Zentraleinheit

22 Versorgungseinheit

24 Kopplungsschnittstelle

26 zweiadrige elektrische Leitung

28 zweiadrige elektrische Leitung

30 Endoskop

32 Heizelement

34 Temperatursensor

40 Überwachungseinheit

42 Überwachungsschaltung

44 Überwachungs-Temperatursensor

Claims

Verfahren zum Betreiben eines Heizsystems eines Endoskops,Heizsystem eines Endoskops und Endoskopsystem Patentansprüche

1 . Verfahren zum Betreiben eines Heizsystems eines Endoskops (30), welches ein Heizelement (32) und einen Temperatur sensor (34) im distalen Bereich des Endoskops (30) sowie eine Versorgungseinheit (22) außerhalb des Endoskops umfasst, welche m it dem Heizelement (32) und dem Temperatursensor (34) verbunden ist oder wird, wobei die Versorgungseinheit (22) eine Stromversorgung für das Heizelement (32) in Abhän gigkeit von einem mittels des Temperatursensors (34) erm ittel ten Temperaturmesswert in einer Zweipunktregelung an- und ausschaltet, dadurch gekennzeichnet, dass im Endoskop (30) eine, insbesondere in einem proximalen Teil des Endoskops (30) angeordnete, Überwachungseinheit (40) umfasst ist, die eine m ittels der Stromversorgung für das Heizelement (32) bestromte Überwachungsschaltung (42) umfasst, wobei die Überwachungsschaltung (42) den Temperatursensor (34) überwacht und die Stromversorgung zum Heizelement (32) un terbricht, wenn eine Fehlfunktion des Temperatursensors (34) festgestellt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Überwachungseinheit (40) einen mit der Überwachungsschal tung (42) verbundenen Überwachungs-Temperatursensor (44) umfasst, wobei die Überwachungsschaltung (42) prüft, ob das Endoskop (30) und/oder das Heizsystem nach einer Pause ei ner vorbestimmten oder vorbestimmbaren Länge neu einge schaltet worden ist, die zum Abkühlen des Heizelements auf eine Umgebungstemperatur ausreicht, oder ob bei weiterem Betrieb des Endoskops und des Heizsystems nur die Bestro- mung des Heizelements (32) unterbrochen war, wobei die Überwachungsschaltung (42) in dem Fall des Neueinschaltens Temperaturmessungen des Temperatursensors (34) und des Überwachungs-Temperatursensors (44) miteinander vergleicht und bei einer Abweichung der Temperaturmessungen jenseits eines vorbestimmten oder vorbestimmbaren Toleranzbereichs eine Fehlfunktion des Temperatursensors (34) feststellt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Überwachungsschaltung (42) aufeinander folgende Temperaturmessungen des Temperatursensors (34) auf Sprünge überwacht und bei einer Überschreitung eines vorbe stimmten oder vorbestimmbaren Temperatursteigerungs schwellwerts, insbesondere 2°C/s, eine Fehlfunktion des Tem peratursensors (34) feststellt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn zeichnet, dass die Überwachungsschaltung (42) im Regelbe trieb nach dem Einschalten der Stromversorgung für das Heiz element (32) überwacht, dass die Temperaturmessung des Temperatursensors nicht unterhalb eines vorbestimmten oder vorbestimmbaren unteren Temperaturschwellwerts liegt, wobei die Überwachungsschaltung (42) anderenfalls eine Fehlfunkti on des Temperatursensors (34) feststellt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn zeichnet, dass die Überwachungsschaltung (42) in einem nicht flüchtigen Speicher die Feststellung einer Fehlfunktion des Temperatursensors (34) speichert und bis zur Leerung des Speichers die Stromversorgung zum Heizelement (32) unter brochen hält.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Speicher aufgrund eines externen Befehls geleert wird oder, wenn eine nachfolgende Messung die Fehlfunktion nicht bestä tigt.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn zeichnet, dass die Versorgungseinheit (22) und/oder eine zent rale Steuerungseinheit (20) erkennt, dass die Stromversorgung zum Heizelement (32) von der Überwachungsschaltung (42) unterbrochen ist und eine Meldung hierzu ausgibt.

8. Heizsystem eines Endoskops (30), umfassend ein Heizelement (32) und einen Temperatursensor (34) im distalen Bereich des Endoskops (30) sowie eine Versorgungseinheit (22) außerhalb des Endoskops, welche mit dem Heizelement (32) und dem Temperatursensor (34) verbindbar oder verbunden ist, wobei die Versorgungseinheit (22) ausgebildet und eingerichtet ist, eine Stromversorgung für das Heizelement (32) in Abhängig keit von einem mittels des Temperatursensors (34) ermittelten Temperaturmesswert in einer Zweipunktregelung an- und aus zuschalten, dadurch gekennzeichnet, dass eine Überwa- chungseinheit (40) im Endoskop (30) umfasst ist, insbesondere in einem proximalen Teil des Endoskops (30), die eine mittels der Stromversorgung für das Heizelement (32) bestromte Überwachungsschaltung (42) umfasst, welche mit dem Tempe ratursensor (34) signalverbunden ist und ausgebildet und ein gerichtet ist, die Temperaturmessungen des Temperatur sensors (34) zu überwachen und die Stromversorgung zum Heizelement (32) zu unterbrechen, wenn eine Fehlfunktion des Temperatursensors (34) festgestellt wird.

9. Heizsystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Überwachungseinheit (40) einen mit der Überwachungs schaltung (42) verbundenen Überwachungs-Temperatursensor (44) umfasst.

10. Heizsystem nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Überwachungsschaltung (42) ein, insbesondere ana loges, Zeitglied umfasst, insbesondere ein sich entladendes RC-Glied, mittels dessen die Zeit der Nichtbestromung der Überwachungsschaltung (42) überwachbar ist.

11. Heizsystem nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch ge kennzeichnet, dass die Überwachungsschaltung (42) zwei se parate Energiespeicher umfasst, wobei ein erster Energiespei cher über die Stromversorgung für das Heizelement aufladbar ist und ein zweiter Energiespeicher über eine Leitung (28) von der Versorgungseinheit (22) zum Temperatursensor (34) auf ladbar ist.

12. Heizsystem nach einem der Ansprüche 8 bis 1 1 , dadurch ge kennzeichnet, dass die Überwachungsschaltung (42) einen nichtflüchtigen Speicher zur Speicherung von Fehlfunktionen des Temperatursensors (34) umfasst.

13. Heizsystem nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch ge kennzeichnet, dass die Überwachungsschaltung (42) ausgebil- det und eingerichtet ist, die der Überwachungsschaltung (42) zugewiesenen Überwachungs-, Verarbeitungs- und Steue rungsschritte eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6 durchzuführen, wobei insbesondere die Versorgungsein heit (22) und/oder eine zentrale Steuerungseinheit (20) ausge- bildet und eingerichtet ist oder sind, die Erkennung und Mel dung nach Anspruch 7 auszuführen.

14. Endoskopsystem (10) mit einem Endoskop (30), einer Versor gungseinheit (22) sowie einem Heizsystem nach einem der An sprüche 8 bis 13.