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Die Erfindung betrifft ein Endoskop mit einem Endoskopschaft, einem an einem proximalen Ende des Endoskopschafts angeordneten Endoskopkopf und einem an dem Endoskopkopf proximal angeordneten Anschlusskabel, wobei in dem Endoskopkopf eine Elekronik angeordnet ist und das Anschlusskabel an einem proximalen Ende einen Anschlussstecker aufweist, wobei die Elektronik mit einer Elektronikschirmung geschirmt ist, wobei die Elektronikschirmung auch in dem Anschlusskabel verläuft und wenigstens eine zwischen dem Anschlussstecker und der Elektronik im Anschlusskabel verlaufende Leitung schirmt.
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Die Erfindung betrifft daher weiter eine Endoskopievorrichtung mit einem Endoskop und einer Kamerasteuerungseinheit, an welcher ein Anschlusskabel des Endoskops angeschlossen ist.
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Zur Vermeidung von Störungen insbesondere durch während der Operation nahe zum Endoskop angeordnete weitere chirurgische Instrumente, beispielsweise HF(Hochfrequenz)-chirurgische Instrumente, oder sonstige Störquellen ist es üblich geworden, die Elektronik in dem Endoskopkopf zu schirmen, wobei die Schirmung auch in dem Anschlusskabel verläuft.
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Aus der
US 5 569 158 A ist beispielsweise ein solches Endoskop bekannt, bei dem die Elektronikschirmung dazu dient, störende Einflüsse auf die Elektronikleitungen und Komponenten zu verhindern oder zu minimieren. Dadurch wird die Bildqualität wesentlich verbessert.
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Aus der
US 2014/0 135 579 A1 ist ein Endoskopsystem bekannt, das einen Patientenwagen, einen Operateurwagen und einen Kontrollwagen umfasst, die zwar räumlich getrennt aber elektrisch miteinander verbunden sind. Die Anmeldung offenbart ein elektronisches Abschirmsystem zwischen den einzelnen Wagen, das eine ungestörte Bild- und Signalqualität erlaubt.
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Andererseits bestehen Normanforderungen, die eine Begrenzung von Ableitströmen zum distalen Ende des Endoskopschafts bei Spannungstests betreffen. Derartige Endoskope sind bekannt und werden an ein Basis- oder stationäres Gerät, beispielsweise eine Kamerasteuerungseinheit, angeschlossen, wobei zum Schutz des Patienten im Basisgerät eine galvanische Trennung ausgebildet ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Funktionalität eines Endoskops zu erhöhen.
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Zur Lösung der Aufgabe sind erfindungsgemäß die Merkmale von Anspruch 1 vorgesehen. Insbesondere wird somit erfindungsgemäß bei einem Endoskop der eingangs beschriebenen Art vorgeschlagen, dass der Endoskopschaft aus einem metallischen Werkstoff gefertigt ist und dass zwischen der Elektronikschirmung und dem Endoskopschaft eine galvanische Barriere eingerichtet ist, über welche der Endoskopschaft kapazitiv an die Elektronikschirmung angekoppelt ist. Somit ist einerseits die Schirmung der Elektronik distal abschließbar, insbesondere im Bereich eines Durchtritts für ein mit dem Endoskop eingefangenens optisches oder elektronisches Bild aus dem Endoskopschaft zur Elektronik. Hier kann die Barriere eine Abschirmung gegen Störungen von außen bilden. Darüber hinaus erreicht die Erfindung, dass eine zusätzliche Barriere gegen unerwünschte Ableitströme zum Endoskopschaft schaffbar ist, um Normvorgaben zu erfüllen.
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Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass mindestens ein mit der Elektronik elektrisch verbundenes Elektronikbauteil in einem distalen Ende des Endoskopschafts angeordnet ist. Hierbei kann vorgesehen sein, dass das mindestens eine Elektronikbauteil mit dem Endoskopschaft geschirmt ist. Somit ist es möglich, Elektronikbauteile im distalen Ende des Endoskopschaft anzuordnen, wobei HF-Störungen von den Elektronikbauteilen und deren Anschlussleitungen abschirmbar sind. Die galvanische Barriere bewirkt eine Verringerung der erwähnten Ableitströme zum distalen Ende des Endoskops, so dass Normvorgaben einhaltbar sind.
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Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das mindestens eine Elektronikbauteil ein Bildsensor aufweist. Somit ist ein Endoskop bildbar, bei dem eine digitale oder elektronische Bildaufnahme in einer Endoskopspitze durchführbar ist. Die erfindungsgemäße Ausgestaltung ermöglicht, störende Einflüsse durch benachbarte Instrumente zu unterdrücken. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass das mindestens eine Elektronikbauteil einen Temperatursensor aufweist. Somit ist eine Temperaturmessung, beispielsweise zur Vermeidung einer Überhitzung an der Endoskopspitze, durchführbar. Die Anschlussleitungen des Temperatursensors wirken als Antennen für die HF-Störsignale aus der Umgebung, die beispielsweise eine Bildaufnahme stören können. Die Erfindung kann hier erreichen, dass diese HF-Störsignale unterdrückt sind. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass das mindestens eine Elektronikbauteil ein Heizelement aufweist. Somit ist beispielsweise ein optisches Element, beispielsweise ein Schutzglas oder eine Linse, am distalen Ende des Endoskopschafts temperierbar, insbesondere mithilfe des bereits erwähnten Temperatursensors, um ein Beschlagen dieses optischen Elements zu verhindern oder zu beseitigen.
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Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass das wenigstens eine Elektronikbauteil eine Lichtquelle, beispielsweise wenigstens eine LED (light emitting device), ist. Beispielsweise kann die Lichtquelle zur Steuerung eines Einschaltzeitpunktes, einer Beleuchtungsintensität oder allgemein zu einer Ansteuerung der Lichtquelle an die Elektronik angeschlossen sein.
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Die Erfindung erreicht in den besschriebenen Ausführungsbeispielen, die auch miteinander kombiniert auftreten können, dass die Anschlussleitungen des jeweiligen wenigstens eine Elektronikbauteils, die im Endoskopschaft zu der oder von der Elektronik laufen, keine oder nur geringe Störsignale von benachbarten Störquellen außerhalb des Endoskopschafts einfangen.
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Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann somit vorgesehen sein, dass der Endoskopschaft zumindest teilweise das mindestens eine Elektronikbauteil schirmt. Eine zusätzliche Elektronikbauteilschirmung ist somit verzichtbar.
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Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Endoskopschaft aus einem metallischen Werkstoff gefertigt ist. Somit sind eine hohe mechanische Stabilität und eine Wiederaufbereitbarkeit des Endoskopsschafts sowie eine Schirmung für einen Innenraum des Endoskopschafts erreichbar.
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Bevorzugt ist zwischen einer Wandung des Endoskopschafts und dem mindestens einen Elektronikbauteil, vorzugsweise mit zugehörigen Anschlussleitungen zur Elektronik, eine Isolationsschicht vorgesehen. Somit sind Kurzschlüsse zum Endoskopschaft vermeidbar.
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Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Endoskopschaft an der galvanischen Barriere mechanisch von dem Endoskopkopf trennbar ist. Somit ist der Endoskopschaft austauschbar. Dies kann beispielsweise für eine Wiederaufbereitung nach Gebrauch vorteilhaft sein. Die Ausgestaltung kombiniert somit die erfindungsgemäße Barriere mit einer lösbaren Verbindung. Eine Schwächung der mechanischen Stabilität des Endoskops durch die zusätzliche Barriere ist somit vermeidbar.
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Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Endoskopkopf als Handgriff ausgebildet ist. Dies ermöglicht eine einfache Manipulierbarkeit des Endoskops. Insbesondere kann hierbei vorgesehen sein, dass die galvanische Barriere zwischen einem Greifbereich und dem Endoskopschaft ausgebildet ist. Somit ist ein Ableitstrom vom Greifbereich oder dem sich anschließenden Anschlusskabel zur Endoskopspitze durch die Barriere reduzierbar oder sogar ganz vermeidbar.
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Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die galvanische Barriere einen Hochpass mit einer Grenzfrequenz unterhalb 1 MHz bildet. Somit sind Störungen oberhalb 1 MHz, beispielsweise von HF-Chirurgie, reduzierbar.
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Bevorzugt ist die Grenzfrequenz unterhalb von 1 kHz festgelegt. Somit sind HF-Störsignale besonders gut unterdrückbar.
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Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die galvanische Barriere durch eine Folie gebildet ist. Bevorzugt ist hierbei vorgesehen, dass die Folie zwischen dem Endoskopschaft und einem mit der Elektronikschirmung elektrisch verbundenen Metallteil angeordnet ist. Somit ist beidseits der Folie eine hohe mechanische Stabilität erreichbar. Eine hohe Kapazität an der Barriere für eine gute Schirmung gegen Störungen von außen ist somit einfach bildbar, indem die Folie ausreichend dünn gewählt ist.
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Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Anschlusskabel eine Videoleitung hat. Von Vorteil ist dabei, dass eine drahtgebundene, geschirmte Übertragung von Videodaten oder Videosignalen über das Anschlusskabel ermöglicht ist. Die Videoleitung ist somit Teil der bereits erwähnten mindestens einen Leitung des Anschlusskabels. Bevorzugt ist die Videoleitung einadrig, hat also nur eine einzige Ader. Sie kann jedoch auch mehradrig ausgebildet sein. Die Erfindung ermöglicht hierbei eine besonders gute Schirmung durch Ausbildung ausreichend großer Kapazitäten, wobei die erfindungsgemäße Barriere dazu beiträgt, die Normvorgabe in Bezug auf maximale Ableitströme zu erfüllen.
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Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Elektronikschirmung zum Endoskopschaft hin einen Durchtritt aufweist, der von der Elektronik zu einem Innenraum des Endoskopschafts führt. Der Durchtritt kann hierbei zur Durchführung eines Instruments und/oder einer Substanz in den Innenraum dienen. Der Durchtritt kann alternativ oder zusätzlich als elektrischer und/oder optischer Durchtritt für eine Anschlussleitung zu einem distalen Ende des Endoskopschafts und/oder zu einer optischen Durchleitung eines mit dem Endoskop erfassten Bildes eingerichtet sein. Die Erfindung ermöglicht hier einen schirmenden Abschluss dieses technisch notwendigen Durchtritts, durch den ohne Schirmung Störungen eintreten können, nach außen.
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Zur Lösung der genannten Aufgabe sind alternativ oder zusätzlich die Merkmale des nebengeordneten, auf eine Endoskopievorrichtung gerichteten Anspruchs vorgesehen. Insbesondere wird somit zur Lösung der Aufgabe erfindungsgemäß bei einer Endoskopievorrichtung der eingangs beschriebenen Art vorgeschlagen, die Endoskopievorrichtung mit einem erfindungsgemäßen Endoskop, insbesondere wie zuvor beschrieben und/oder nach einem der auf ein Endoskop gerichteten Ansprüche, und einer Kamerasteuerungseinheit, an welcher das Anschlusskabel des Endoskops angeschlossen ist, auszubilden, wobei die wenigstens eine Leitung galvanisch von der Kamerasteuerungseinheit getrennt ist. Somit ist ein unerwünschter Ableitstrom über die wenigstens eine Leitung vermeidbar.
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Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Elektronikschirmung kapazitiv an ein Gehäuse der Kamerasteuerungseinheit angekoppelt ist. Somit ist die Elektronikschirmung galvanisch vom Gehäuse trennbar, wobei die Elektronikschirmung mit dem Gehäuse verbindbar ist, um die wenigstens eine Leitung nach außen abzuschirmen. Bevorzugt ist hierbei vorgesehen, dass die Elektronikschirmung mit einer gegenüber einer Kapazität der galvanischen Barriere größeren Kapazität angekoppelt ist. Die Erfindung macht sich zunutze, dass die typischen Störungen einer Bildaufnahme im Endoskop häufig von unmittelbar benachbarten HF-chirurgischen Instrumenten stammen, die in einer Umgebung des entfernt angeordneten Anschlusssteckers schon im Wesentlichen abgeklungen sind. Somit kann die Kapazität am Schlussstecker kleiner gewählt werden, was stärker zu einer Reduktion der Ableitströme bei Spannungstests oder Defekten in der Kamerasteuerungseinheit beiträgt. An der erfindungsgemäßen Barriere kann dagegen der Fokus auf eine möglichst gute HF-Schirmung gerichtet werden, während ein nur geringer, aber ausreichender Beitrag zu Isolation gegen Spannungsdurchschläge zum Patienten hinnehmbar ist. Bevorzugt ist die Kapazität der Ankopplung sogar wenigstens 100fach oder sogar wenigstens 1000fach größer als die Kapazität der Barriere. Somit ist eine gute Abwägung zwischen den beschriebenen Einflüssen und Effekten erreichbar.
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Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die galvanische Barriere und eine Ankopplung der Elektronikschirmung an das Gehäuse zwischen dem Gehäuse und dem Endoskopschaft eine Reihenschaltung von Kapazitäten bilden. Somit ist erreichbar, dass sich die Reduktionen der Ableitströme an beiden Stellen addieren.
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Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben, ist aber nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt. Weitere Ausführungsbeispiele ergeben sich durch Kombination der Merkmale einzelner oder mehrerer Schutzansprüche untereinander und/oder mit einzelnen oder mehreren Merkmalen der Ausführungsbeispiele.
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Es zeigt:
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1 eine erfindungsgemäße Endoskopievorichtung mit einem erfindungsgemäßen Endoskop,
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2 eine weitere erfindungsgemäße Endoskopievorrichtung mit einem weiteren erfindungsgemäßen Endoskop, bei welchem ein Bildsensor im Endoskopschaft angeordnet ist und
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3 ein Prinzipschaltplan der Endoskopievorrichtung nach 2.
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Die 1 zeigt eine im Ganzen mit 1 bezeichnete erfindungsgemäße Endoskopievorrichtung. Die Endoskopievorrichtung 1 weist ein erfindungsgemäßes Endoskop 2 auf. Das Endoskop 2 weist einen Endoskopschaft 3 und einen Endoskopkopf 4 auf, die über eine Endoskopkupplung 5 miteinander wechselbar verbunden sind. Der Endoskopschaft 3 ist hier ein gewöhnlicher Endoskopschaft, der mit verschiedenen, etwa rein optischen oder mit Kamera ausgestatteten, Endoskopköpfen 4 verwendbar ist. Der Endoskopschaft 3 weist einen Anschluss 6 für einen Lichtleiter auf, zum Anschließen an eine Lichtquelle (hier nicht gezeigt).
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Im Beispiel ist der Endoskopkopf 4 als Kamerakopf ausgebildet. Im Endoskopkopf 4 ist im optischen Strahlengang des Endoskopschaftes 3 ein Bildsensor 7 zur Aufnahme von Bildern angeordnet. Der Bildsensor 7 ist mit einer Elektronik 8 verbunden, die mit einem am proximalen Ende 9 des Endoskopkopfes 4 nach außen geführten Anschlusskabel 10 verbunden ist. Das Anschlusskabel 10 ist mittels eines Steckverbinders 11 an einer Kamerasteuerungseinheit 12 (CCU – Camera Control Unit) angeschlossen.
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Der Endoskopkopf 4 weist ein Gehäuse 13 auf, das im Inneren mit einer Elektronikschirmung 14 ausgestattet ist, die Störungen durch ein- oder austretende elektromagnetische Strahlung verhindert. Der Endoskopschaft 3 ist aus einem metallischen Werkstoff gefertigt, wodurch der Innenraum 20 des Endoskopschafts 3 ebenfalls gegenüber elektromagnetischer Strahlung abgeschirmt ist. Zwischen der Elektronikschirmung 14 und dem Endoskopschaft 3 ist erfindungsgemäß eine galvanische Barriere 15 eingerichtet, über welche der Endoskopschaft 3 kapazitiv an die Elektronikschirmung 14 angekoppelt ist. Dadurch ist einerseits die Abschirmung gewährleistet und eine zusätzliche Barriere gegen unerwünschte Ableitströme zwischen dem Endoskopschaft und dem Endoskopkopf geschaffen, um Normvorgaben zu erfüllen.
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Die galvanische Barriere 15 funktioniert als Schirmung umso besser, je größer die Kapazität der kapazitiven Kopplung ist. Die galvanische Barriere 15 ist daher durch eine Folie 16 gebildet, die zwischen dem Endoskopschaft 3 und dem Endoskopkopf 4 angeordnet ist, beispielsweise an der Endoskopkupplung 5. Die Kapazität der kapazitiven Kopplung ist dann leicht durch das Material und/oder die Dicke der Folie 16 einstellbar.
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In 2 ist eine weitere erfindungsgemäße Endoskopievorrichtung 1 gezeigt. Hier ist das Endoskop 2 als Videoendoskop ausgebildet. Im Beispiel ist ein Bildsensor 7 und eventuell weitere Elektronik 8 im distalen Ende 18 des Endoskopschaftes 3 angeordnet. Der Endoskopschaft 3 ist auch hier aus einem metallischen Werkstoff gefertigt und bietet daher in sich bereits eine Elektronikschirmung.
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Der Endoskopkopf 4 weist hier ebenfalls weitere Elektronik 8 auf, die analog zum Endoskop 2 der 1 über ein Anschlusskabel 10 mit einer CCU 12 verbunden ist. Der Endoskopschaft 3 und der Endoskopkopf 4 sind auch in dieser Ausführung über eine Endoskopkupplung 5 miteinander verbunden.
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Der Endoskopkopf 4 weist eine Elektronikschirmung 14 auf, die über eine galvanische Barriere 15 mit dem Endoskopschaft 3 verbunden ist. Dazu ist an der Endoskopkupplung 5 eine Folie 16 zur kapazitiven Kopplung angeordnet.
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Die 3 zeigt ein Prinzipschaltbild einer Endoskopievorrichtung 1 nach 2 mit einem Endoskop 2 und einer Kamerasteuerungseinheit 12.
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Das Prinzipschaltbild zeigt den Endoskopschaft 3 mit einer Wandung 19, die einen Innenraum 20 begrenzt, in dem Elektronikbauteile 8 angeordnet sind, beispielsweise ein Bildsensor, ein Temperatursensor und/oder weitere Bauteile, beispielsweise eine Lichtquelle. Zwischen der Wandung 19 und den Elektronikbauteilen 8 ist eine Isolationsschicht 21 angeordnet, um Kurzschlüsse zu vermeiden. Die Wandung 19 des Endoskopschafts 3 ist aus einem metallischen Werkstoff, so dass sie als elektromagnetische Abschirmung wirkt.
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Der Endoskopkopf 4 weist ebenfalls eine Wandung 22 auf, die einen Innenraum 23 begrenzt, in dem Elektronikbauteile 8 angeordnet sind. Im Innenraum 23 des Endoskopkopfes 4 ist um die Elektronikbauteile 8 eine Elektronikschirmung 14 angeordnet. Zwischen der Elektronikschirmung 14 und der Wandung 19 des Endoskopschaftes 3 besteht keine leitende elektrische Verbindung. Stattdessen bildet eine Folie 16 eine galvanische Barriere 15 durch kapazitive Kopplung, die im Schaltbild durch den Kondensator C1 dargestellt ist.
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Die Elektronikschirmung 14 weist zum Endoskopschaft 3 hin einen vorzugsweise elektrischen und/oder optischen Durchtritt 29 auf, der von der Elektronik zu einem Innenraum 20 des Endoskopschafts 3 führt.
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Der Endoskopkopf 4 ist über ein Anschlusskabel 10 mit einer Kamerasteuerungseinheit 12 verbunden. Die Elektronikschirmung 14 erstreckt sich auch auf das Anschlusskabel 10, so dass eine im Anschlusskabel 10 verlaufende Anschlussleitung 27, durch die Elektronikschirmung 14 abgeschirmt ist.
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Die Kamerasteuerungseinheit 12 weist ein Gehäuse 25 aus einem metallischen Material auf, das einen Innenraum 26 begrenzt, in dem Elektronikbauteile 8 angeordnet sind. Die Wandung 25 wirkt auch hier als Elektronikschirmung für den Innenraum 26.
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Die Abschirmung 14 des Anschlusskabels 10 ist kapazitiv mit dem Gehäuse 25 gekoppelt, was durch den Kondensator C2 angedeutet ist. Vorzugsweise weist der Kondensator C2 eine größere Kapazität als der Kondensator C1 auf, insbesondere vorzugsweise mehr als die 100fache Kapazität oder sogar mehr als die 1000fache oder 10000fache Kapazität, beispielsweise 10nF, während C1 unterhalb 1 pF liegen kann. Die Anschlussleitung 27 des Anschlusskabels 10 ist jedoch über eine galvanische Trennung 28, etwa durch Optokoppler oder Übertrager, mit der Elektronik 8 verbunden.
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Die 3 zeigt eine Endoskopievorrichtung 1 mit einem Endoskop 2 und einer Kamerasteuerungseinheit 12, wobei das Endoskop 2 einen Endoskopschaft 3 und einen Endoskopkopf 4 aufweist, wobei der Endoskopschaft 3 aus einem metallischen Werkstoff gefertigt ist, wobei in dem Endoskopkopf 4 eine Elektronik 8 angeordnet ist, die mit einem Anschlusskabel 10 verbunden ist, wobei Elektronik 8 und das Anschlusskabel 10 durch eine Elektronikschirmung 14 geschirmt sind, und wobei zwischen der Elektronikschirmung 14 und dem Endoskopschaft 3 eine galvanische Barriere 15 eingerichtet ist, über welche der Endoskopschaft 3 kapazitiv an die Elektronikschirmung 14 angekoppelt ist.
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Bei einem Endoskop 2 wird somit vorgeschlagen, zwischen einem Endoskopschaft 3 und einem Endoskopkopf 4 eine galvanische Barriere 15 auszubilden, durch welche der Endoskopfschaft 3 kapazitiv an eine Elektronikschirmung 14 des Endoskopkopfes 4 angekoppelt ist, um eine Elektronik 8 gegen Störsignale insbesondere durch HF-chirurgische Instrumente in einer Umgebung des Endoskops 2 zu schirmen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Endoskopievorrichtung
- 2
- Endoskop
- 3
- Endoskopschaft
- 4
- Endoskopkopf
- 5
- Endoskopkupplung
- 6
- Anschluss für Lichtleiter
- 7
- Bildsensor
- 8
- Elektronik
- 9
- proximales Ende des Endoskopkopfes
- 10
- Anschlusskabel
- 11
- Stecker
- 12
- Kamerasteuerungseinheit (CCU)
- 13
- Gehäuse des Endoskopkopfes
- 14
- Elektronikschirmung
- 15
- galvanische Barriere
- 16
- Folie
- 17
- Griffbereich
- 18
- distales Ende des Endoskopschafts
- 19
- Wandung des Endoskopschafts
- 20
- Innenraum des Endoskopschafts
- 21
- Isolationsschicht
- 22
- Wandung des Endoskopkopfes
- 23
- Innenraum des Endoskopkopfes
- 25
- Gehäuse der CCU
- 26
- Innenraum der CCU
- 27
- Anschlussleitung
- 28
- galvanische Trennung
- 29
- Durchtritt
- C1
- Kapazität zwischen Endoskopschaft und Endoskopkopf
- C2
- Kapazität zwischen Anschlusskabel und CCU