DE1910810C3 - Endoscope with a distal light bulb fed by a transformer - Google Patents
Endoscope with a distal light bulb fed by a transformerInfo
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Description
I 910 810 a I 910 810 a
3 T 43 T 4
Der erfindungsgemäße Oszillatorstronikreis kann torfrcquenz in diesem Falle keine Rolle spielt. Sehr entweder unmittelbar durch eine elektrische Batterie vorteilhaft ist die Anordnung des genannten Regeloder über einen Transformator vom Lichtnetz mit vorwiderstandes vor dem Vollweg-Gleichrichter Strom versorgt werden. AiS1, wodurch die Verlustleistung der Gesamtanord-The oscillator electronics circuit according to the invention can not play a role in this case. The arrangement of the aforementioned rule is very advantageous either directly through an electric battery or power can be supplied via a transformer from the lighting network with a series resistor upstream of the full-wave rectifier. AiS 1 , whereby the power loss of the overall arrangement
Stromversorgung des Endoskopes vermeidet unter Diese Schaltungsanordnung hat nun den weiteren allen Umstanden die Gefahr eines Schocks oder Vorteil, daß man eine doppelte elektrische Isolation elektrischen Schlages. Er hat darüber hinaus noch oder galvanische Trennung zwischen der Sekundäreine Reihe besonderer technischer Vorteile bezug- wicklung des Transformators T.} einerseits und der Hch der Sicherheit. So kann man vorzugsweise mit \o Netzspannung andererseits erhält. Dadurch wird einer Frequenz von 100 kHz arbeiten und dann eine auch die Gefahr einer gefährlichen Spannung am Ausgangsleistung von 3,5 Watt bei einer Spannung Endoskop 1 selbst unter den ungünstigsten Vorausvon 6 Volt für die Lampe erhalten. Man erhält auf Setzungen weitgehend vermieden. Bei den üblichen diese Weise ein wesentlich helleres Licht für die Transformatoren für die Erzeugung einer niedrigen Untersuchung, als dies mit den bishei bekannten 15 Spannung aus dem Netz und mit der Netzfrequenz endoskopischen Lampen bei einer Betriebsspannung hat man demgegenüber nur eine einzige galvanische von 4,5 Volt möglich war, die als normalerweise Trennung zwischen der Hochspannung und den empnoch zugelassene Höchstspannung bei der Verwen- findlichen Geräten, die unmittelbar in den Körper dung von Wechselstrom mit 50 Hz Netzfrequenz gilt. des Patienten eingeführt werden.Power supply of the endoscope avoids under this circuit arrangement the other all circumstances the risk of shock or the advantage of having a double electrical insulation electrical shock. In addition, it has a number of special technical advantages or galvanic separation between the secondary winding of the transformer T. } on the one hand and the high level of safety. On the other hand, one can obtain preferably with \ o mains voltage. As a result, a frequency of 100 kHz will work and then there is also a risk of a dangerous voltage at the output power of 3.5 watts at a voltage endoscope 1 even below the most unfavorable assumption of 6 volts for the lamp. Settlements are largely avoided. With the usual this way a much brighter light for the transformers for the generation of a lower examination than with the previously known 15 voltage from the mains and with the mains frequency endoscopic lamps at an operating voltage, you only have a single galvanic of 4.5 Volt was possible, which is considered to be normally the separation between the high voltage and the maximum voltage allowed in the case of the usable devices, which is directly in the body of alternating current with 50 Hz mains frequency. of the patient.
spiele in der Zeichnung dargestellt. Wie man sieht, tial hat, für ilen Fall, daß dei erfindungsgemäßegames shown in the drawing. As you can see, tial has, for ilen case that the invention
zeigt Oszillator nicht nur ein Endoskop mit Strom ver-shows the oscillator not only energizes an endoscope
F i g. 1 den Aufbau des Endoskopes und seiner as sorgt, sondern in Verbindung damit auch Diathermie-Stromversorgung zum Anschluß an einen Netztr*ns- Geräte verwendet werden, beispielsweise ein Resektoformator, und skop, mit dem man insbesondere chirurgische Ein-F i g. 1 takes care of the construction of the endoscope and its as, but also diathermy power supply in connection with it be used for connection to a power supply device, for example a resectoformator, and a scope, which is particularly useful for surgical
mäße Anordnung bei Verwendung einer Gleich- hohen Arbeitsfrequenz wird auch diese ForderungThis requirement will also meet this requirement if an equally high working frequency is used
Beim ersten Beispiel nach F i g. 1 ist das eigent- erfüllbar, weil man bei hohen Frequenzen mit einer
liehe Endoskop 1 mit seiner endseitigen Lichtquelle 2 sehr geringen Anzahl von Windungen schon eine
über zwei Leitungen mit der Sekundärwicklung S2 ausreichend hohe Sekundärinduktivität der Wickeines
Transformators T4 verbunden, dessen Primär- lung S1 erhält. Wie man aus F i g. 1 sieht, liegen die
wicklung P. mit einem bistabilen Kippschwinger in 35 beiden symmetrischen Potentiale der Sekundärwick-Verbindung
steht. Die Arbeitsfrequenz dieses Oszil- lung S2 dem Massepotential sehr nahe,
lators liegt bei 100 kHz und die Schaltung umfaßt in Die Gewebe im menschlichen Körper werden bebekannter
Weise zwei Transistoren Q1 und Q2 als kanntlich mit elektrischen Wechselströmen hoher
aktive nichtlineare elektrische Schaltelemente. Der Frequenz operiert, die zur Stromversorgung einer
genannten Sekundärwicklung S2 ist zur Verbesserung 40 Diathermie-Elektrode dient. Dabei kann der Chirurg
der Übertragungseigenschaften ein Kondensator C, die Durchführung der Operation unmittelbar mit
parallelgeschaltet, im Sinne eines elektrischen Reso- Hilfe eines Endoskopes beobachten. Bei den genannnanzkreises,
der jedoch entsprechend stark gedämpft ten Diathermie-Geräten wird also die Stromversorist
durch den Leistungsverbrauch von 3,5 Watt bei gung sehr dicht an der elektrischen Glühlampe 2
5 Volt Spannung für die Glühlampe 2. 45 des Endoskopes 1 vorbeigeführt und infolgedessenIn the first example according to FIG. 1, this is actually feasible because at high frequencies with a borrowed endoscope 1 with its light source 2 at the end, a very small number of turns is already connected to the secondary winding S 2 via two lines, a sufficiently high secondary inductance of the winding of a transformer T 4 whose primary ment S 1 receives. As one can see from FIG. 1 sees, the winding P. with a bistable oscillating oscillator is in 35 two symmetrical potentials of the secondary winding connection. The working frequency of this oscillation S 2 is very close to the ground potential,
lators is 100 kHz and the circuit includes in the tissue in the human body are known way two transistors Q 1 and Q 2 as known with electrical alternating currents high active non-linear electrical switching elements. The frequency operates that is used to power a said secondary winding S 2 to improve 40 diathermy electrode. The surgeon can observe the transmission properties of a capacitor C, which is directly connected in parallel with the implementation of the operation, in the sense of an electrical Reso aid of an endoscope. With the genannnanzkreises, which are, however, correspondingly strongly damped diathermy devices, the power supply of 3.5 watts is passed very close to the electric incandescent lamp 2 5 volt voltage for the incandescent lamp 2. 45 of the endoscope 1 and consequently
Der eigentliche Oszillatorstromkreis enthält in ist die elektrische Kapazität zwischen diesen Teilen üblicher Weise symmetrisch angeordnete Dioden D1 verhältnismäßig groß. Ein ausreichend starker Dia- und Dj, während die Kopplung der beiden Transisto- thermie Strom kann auf diese Weise über die Kaparen Q1"und Qj über die Widerstände A1 und R2, Rv zität hinwegfließen und über die Flüssigkeit abgeleitet /?4 erfolgt. Vorzugsweise werden Siliziumtransistoren 50 werden, in welcher die Elektrode des Diathermiegeringer Leistung verwendet. Ein Kondensator C2 Gerätes und die Glühlampe des Endoskopes eingevervollständigt den Primärkreis parallel zur ent- taucht sind. Die Folge davon ist ein Versagen der sprechenden Wicklung f., des Transformators T2. Glühlampe. Wenn diese Störung eintritt, was in der Zur Stromversorgung dient die Sekundärwicklung Praxis beim Arbeiten mit einem Resektoskop oft S1 eines Netztransformators T1, dessen Primärwick- 55 vorkommt, dann muß notwendigerweise das InstrulungP, zweipolig anschaltbar ist. Die genannte ment aus dem Körper des Patienten herausgeholt Sekundärwicklung S1 steht über einen Regelvor- werden, weil die Lampe wegen überlastung versagt widerstand AK1 mit einer Vollweg-Gleichrichter- hat und ausgewechselt werden muß. Dieser Vorgang schaltung MR, in Verbindung, die eine Gleichspan- ist sehr zeitraubend und unerwünscht während der nung von 15 Volt in der üblichen Weise erzeugt und 60 medizinischen Untersuchung. Da jedoch bei der vormit einem Glättungskondensator C1 und einer Dros- liegenden Erfindung die Sekundärwicklung des mit seispule L1 ausgerüstet ist. Auch das nicht näher dem Oszillator in Verbindung stehenden Transforbezeichnete Massepotential ist aus Fig. 1 zu er- mators eine außerordentlich niedrige Kapazität sehen. gegenüber Erde hat, wenn man nur sehr wenigeThe actual oscillator circuit contains, the electrical capacitance between these parts is usually symmetrically arranged diodes D 1 is relatively large. A sufficiently strong Dia- and Dj, during the coupling of the two transistor thermal currents can in this way via the capacitors Q 1 ″ and Qj via the resistors A 1 and R 2 , R v ity flow away and diverted via the liquid /? 4 takes place. Preferably silicon transistors 50 will be used in which the electrode of the diathermic low power will be used. A capacitor C 2 device and the incandescent lamp of the endoscope complete the primary circuit parallel to the submerged. The consequence of this is a failure of the speaking winding f., Of the transformer T 2 . Incandescent lamp. When this disturbance occurs, which is used in the practice of using the secondary winding when working with a resectoscope, often S 1 of a mains transformer T 1 , the primary winding of which occurs, then the InstrulungP must necessarily be able to be connected in two poles. The mentioned secondary winding S 1 , which has been removed from the patient's body, is controlled by a control system, because the lamp has failed due to overload, has a resistance AK 1 with a full-wave rectifier and must be replaced. This operation circuit MR, in connection, which a direct voltage is very time consuming and undesirable during the voltage of 15 volts generated in the usual way and 60 medical examination. Since, however, in the invention, the secondary winding of the with a smoothing capacitor C 1 and a Dros- lying invention is equipped with seispule L 1. The ground potential, which is not related to the oscillator in any more detail, can also be seen from FIG. 1, an extraordinarily low capacitance. compared to earth has when you have very few
rceeln, wobei natürlich die Einhaltung der Oszilla- Diathermie-Stiom, der dann in aller Regel so weitrceeln, whereby of course the observance of the Oszilla-Diathermie-Stiom, which then as a rule so far
reduziert wird, daß er jedenfalls nicht mehr ein Durchbrennen der elektrischen Glühlampe verursachen kann. Auch dieser Sicherheitsfaktor läßt sich bei den bisher bekannten Endoskopen, die mit Netzfrequenz versorgt wurden, in dieser Weise nicht oder unter sehr großen Schwierigkeiten mit einem erheblichen technischen Aufwand erreichen.is reduced so that in any case it no longer causes the electric incandescent lamp to burn out can. This safety factor can also be used in the previously known endoscopes that operate with mains frequency were not supplied in this way, or with considerable difficulty, with considerable difficulty achieve technical effort.
Eine Prüfhunpe PLx mit einer eigenen Teilwicklung am Transformator T1 leuchtet auf, sobald der Strom eingeschaltet und der erfindungsgemäße Oszillator in Betrieb gesetzt wird. Die schon genannten Bauteile für die Glättung des Gleichstromes, die Induktivität L1 in Serienschaltung und der Kondensator C1 parallel zur Gleichstromquelle, dienen in vorteilhafter Weise auch zur Entkopplung der Oszillatorfrequenz und sind deshalb auch in F i g. 2 als Bauelemente verwendet.A Prüfhunpe PL x with its own partial winding on the transformer T 1 lights up as soon as the current is switched on and the oscillator according to the invention is put into operation. The components already mentioned for smoothing the direct current, the inductance L 1 in series and the capacitor C 1 parallel to the direct current source, are also used advantageously to decouple the oscillator frequency and are therefore also shown in FIG. 2 used as components.
Zweckmäßig ist es, daß der Ausgangsstrom auf den Wert Null reduziert wird, wenn irgendein Kurzschluß im Bereich des Endoskopes 1 auftritt. Ein solcher Kurzschluß stellt bekanntlich eine so große Belastung des Oszillators dar, daß der Oszillator sofort aufhört zu schwingen und infolgedessen auch keine Sekundärleistung mehr Übertragen wird. Bekanntlich treten Kurzschlüsse dieser Art bisweilen in der Praxis auf, weil endoskopische Geräte natürlich nur sehr geringe Abstände zwischen den beiden Stromzuleitungen haben, also beispielsweise zwischen der innen durch die betreffende Röhre hindurchgeführten Stromleitung und dieser Röhre selbst, wenn sie als Rückleitung dient. Infolgedessen kann eine geringe Beschädigung oder nur eine unglückliche Handhabung bereits einen derartigen Kurzschluß verursachen. Unter diesen Umständen wird normalerweise bei Verwendung eines Netztransformators natürlich ein erheblich stärkerer Sekundärstrom fließen, wodurch eine örtliche Heizwirkung entstehen kann. Dadurch können innerhalb des Körpers des zu untersuchenden Patienten an den eigentlich nur zu beobachtenden Stellen auch Verbrennungen auftreten, insbesondere dann, wenn der Patient wegen der häufig schmerzhaften Begleiterscheinungen der Endoskopie unter Narkose steht, so daß man eine solche Verbrennung nicht sofort bemerkt, sondern erst nach einiger Zeit. Deshalb verwendet man üblicherweise in diesen Fällen eine Strombegrenzungslampe in Serienschaltung mit dem Lampenstromkreis oder entsprechende Sicherungen. Bei Anwendung der vorliegenden Erfindung erhält man demgegenüber jedoch weit größere Sicherheit, weil der Strom im Falle eines derartigen Kurzschlusses von selbst abgeschaltet wird, wenn der Oszillator nicht mehr schwingt. Man braucht also keine zusätzlichen Schaltelemente aus Sicherheitsgründen. Auch eine andere Gefahr, die beim Auftreten eines solchen Kurzschlusses im Stromversorgungsbereich des Sndoskopes besteht, nämlich die Möglichkeit einer Funkenbildung mit der Folge einer Entzündung eines brennbaren Anästhesie-Gases, besteht beim Anmeldungsgegenstand nicht Die Folgen einer solchen örtlichen Explosion können für den betreffenden Patienten äußerordentlich ernst sein, beispielsweise wenn eine endoskopische Untersuchung der Lungen . durchgeführt wird, in denen sich größere Mengen des Gases ansammeln können. Eine Oszillatorschal-S tung der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Art arbeitet bekanntlich am besten bei Anpassung der Widerstände von Primär- und Sekundärwicklung. Damit ergibt sich die höchste Leistung, wenn der Oszillator normal arbeitet, jedoch bei einer durch dasIt is useful that the output current is reduced to the value zero if any short circuit occurs occurs in the area of the endoscope 1. Such a short circuit is known to be such a large one Load on the oscillator means that the oscillator immediately stops oscillating and, as a result, also secondary power is no longer transmitted. It is well known that short circuits of this type sometimes occur practice, because endoscopic devices naturally only have very small distances between the two Have power supply lines, for example between the inside through the tube in question Power line and this tube itself, if it serves as a return line. As a result, a minor damage or just an unfortunate handling already causes such a short circuit cause. In these circumstances this is usually done using a line transformer Of course, a considerably stronger secondary current will flow, creating a local heating effect can. As a result, the patient to be examined can actually only be approached within the body of the patient to be examined Observational burns also occur, especially if the patient is due to the often painful side effects of endoscopy is under anesthesia, so that one such a burn is not noticed immediately, but only after a while. That's why you use usually a current limiting lamp in these cases in series connection with the lamp circuit or appropriate fuses. When applying The present invention, however, you get far greater security because the current is switched off by itself in the event of such a short circuit when the oscillator no longer vibrates. So you don't need any additional switching elements for safety reasons. Even Another danger that occurs when such a short circuit occurs in the power supply area of the endoscope there is, namely the possibility of sparking with the consequence of an ignition of a flammable anesthetic gas exists in the subject of the application The consequences of such a local explosion can be extremely serious for the patient concerned, for example when an endoscopic examination of the lungs. is carried out in which there are larger quantities of the gas can accumulate. An oscillator circuit of the type proposed according to the invention is known to work best when adjusting the resistances of the primary and secondary windings. This results in the highest performance when the oscillator works normally, but with one through that
ίο Transformator-Übersetzungsverhältnis einwandfrei begrenzbaren Spannung. Bei jeder Abweichung der genannten Betriebsbedingungen ist die übertragbare Leistung wesentlich kleiner, und im Falle eines sekundären Kurzschlusses reißen die Schwingungenίο Transformer transformation ratio perfect limitable voltage. In the event of any deviation from the specified operating conditions, the transferable Power is much lower, and in the event of a secondary short circuit, the vibrations will tear
is ab, so daß überhaupt keine Leistung mehr übertragen werden muß.is off, so that no power is transferred at all must become.
F i g. 2 zeigt schließlich noch als Ausführungsbeispiel die Verwendung einer Gleichstromquelle in Form einer elektrischen Batterie. Es ergeben sichF i g. Finally, as an exemplary embodiment, FIG. 2 shows the use of a direct current source in FIG Form of an electric battery. It surrender
ao grundsätzlich die gleichen technischen Vorteile bezüglich der Wirkungsweise des damii! versorgten Endoskopes, und es sind auch die wesentlichen Bestandteile des erfindungsgemäßen Oszillators die gleichen. Lediglich an Stelle des Netztransformatorsao basically the same technical advantages in terms of how the damii works! supplied Endoscope, and there are also the essential components of the oscillator according to the invention same. Only in place of the mains transformer
»5 Tx und des nachgeschalteten Voltweg-Gleichrichters MR, tritt nun unmittelbar die Gleichspannung. In diesem Falle wird die Prüflampe PL1 natürlich parallelgeschaltet, während ein einpoliger Schalter SWx in Serienschaltung zur Spannungsquelle genügt. Auch»5 T x and the downstream volt path rectifier MR, the DC voltage now occurs immediately. In this case, the test lamp PL 1 is of course connected in parallel, while a single-pole switch SW x connected in series with the voltage source is sufficient. Even
kann in diesem Falle jede gewünschte Leistungsregelung mit einem Regelvorwiderstand in der bekannten Weise vorgenommen werden. Oszillatorschaltungen zur Erzeugung von höheren Frequenzen sind in zahlreichen Ausführungsformen bekannt undIn this case, any desired power control with a series resistor can be used in the known Way to be made. Oscillator circuits for generating higher frequencies are known in numerous embodiments and
nicht Gegenstand der voriiegenden Erfindung. Es ist auch gleichgültig, welche Schaltung im Einzelfalle verwendet wird, weil das Wesen der Erfindung und alle sich dadurch ergebenden technischen Vorteile durch die Verwendung einer Wechselstromfrequenz von mehr als 15 kHz bis 100 kHz oder darüber erreichbar sind, nämlich kein elektrischer Schlag mit der Folge von Gewebekontraktionen, doppelte galvanische Sicherheit bei Verwendung von Netztransformatoren, keine Gefahr mehr, daß Glühlampen am Endoskop durch Fremdströmc durchbrennen können, sofern nur ausreichend kleine Kapazitäten für solche Fremdströme im Falle einer Diathermie vorhanden sind, und schließlich die vollständig selbsttätige Ausschaltung der Stromversorgung in-not the subject of the present invention. It is also irrelevant which circuit is used in the individual case is used because the essence of the invention and all technical advantages resulting therefrom achievable by using an AC frequency greater than 15 kHz to 100 kHz or more are, namely no electric shock resulting in tissue contractions, double galvanic Safety when using mains transformers, no more danger of incandescent lamps can burn through the endoscope due to extraneous currents, provided that the capacities are sufficiently small for such extraneous currents are present in the case of diathermy, and finally the complete automatic shutdown of the power supply in
folge eines Kurzschlusses allein dadurch, daß die Oszillatorschwingung abreißtresult of a short circuit solely because the oscillator oscillation breaks off
Deshalb ist es insbesondere «ehr vorteilhaft, Siliziumtransistoren zu benutzen, die bei verhältnismäßig geringer Leistung einen Oszillator ergeben,That is why it is particularly advantageous To use silicon transistors, which produce an oscillator with a relatively low power,
der bekanntlich nur unter bestimmten Voraussetzungen einwandfrei schwingt und damit ans Gleichstrom einen Wechselstrom beliebig hoher Frequenz erzeugt. Die zuverlässigste, weil unempfindlichste Oszillatorschaltung ist die einer bistabilen !Kippstufe, die zuwhich, as is well known, only oscillates properly under certain conditions and thus to direct current generates an alternating current of any high frequency. The most reliable, because it is the most insensitive oscillator circuit is that of a bistable!
den gezeichneten Ausführungsbeisjäelen der Erfindung benutzt wurde.the drawn embodiments of the invention was used.
Claims (5)
können. Insbesondere auf dem Gebiet der Medizin Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, dieseThe task of an endoscope is to examine the inaccessible device using optical means to examine its lighting current from a battery or from a mains transformer.
can. In particular in the field of medicine, the object of the present invention is to achieve this
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |