CN102006815B - 器具及其制造方法 - Google Patents

Abstract

一种用于制造用于内窥镜应用或相似的器具的致动部的方法，该器具包括管状构件，所述管状构件具备拥有弹性部的操作端部和定位在另一端部的致动装置，该致动装置包括连接至操作端部的柱形部分，连接至致动装置的柱形部分和用于将致动装置的运动传递至操作端部的多个纵向元件，致动装置由完整柱形管开始制造而成，所述完整柱形管设置有多个纵向狭缝，从而形成纵向元件。本发明还涉及使用致动装置的内窥镜器具，所述致动装置由根据本发明的方法来获得，其中使用了不同的构造以便获得对致动装置的可靠操作。

Description

器具及其制造方法

技术领域

本发明涉及制造用于内窥镜应用等的器具的致动部的方法，该器具包括管状构件，所述管状构件具备拥有弹性部的操作端部和定位在另一端部的致动装置，该致动装置包括连接至操作端部的柱形部分，连接至致动装置的柱形部分以及用于将致动装置的运动传递至操作端部的多个纵向元件。

背景技术

上述类型的器具已经在EP-A-1708609中进行了描述，并且通常用于诸如微创外科手术的应用，但其也适用于其它用途，诸如机械或电子器件在难以达到的位置处的检查或修复。在进一步描述中，将使用术语内窥镜应用或内窥镜器具，但该术语必须解释为还覆盖上面所述的其它应用或器具。

在该已知器具中，通过器具一端的运动来操纵该器具另一端时所需的致动部由多条缆线制造而成，这些缆线连接至该第一端部和第二端部。将缆线连接至这些部分是麻烦和复杂的，因为每条缆线必须单独连接并且缆线中的张力对所有缆线来说必须是相同的，以便获得对运动的可靠控制。这使得这种器具的制造很复杂。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供用于制造上述类型器具的致动部的方法，其中该问题已经得以避免。

该目的得以实现，因为致动装置由完整柱形管开始制造而成，所述完整柱形管设置有多个纵向狭缝，从而形成纵向元件。

通过将纵向元件制造成为致动操作构件其余部分的整体部分，则可避免该构件不同部分的单独连接并且装配将变得非常容易。

本发明还涉及使用根据本发明的方法获得的致动装置的内窥镜器具，其中使用了不同的构造以便获得对致动装置的可靠操作。

附图说明

通过下面的描述以及参照附图，本发明的其它特点和特征将变得清楚。

在附图中：

图1是根据本发明的器具的示意性剖视图，

图2是形成根据本发明的器具的三个柱形构件的分解图，

图3是根据本发明的器具的中间柱形构件一部分的展开图，

图4是根据本发明的中间构件的第二实施例一部分的展开图，

图5是根据本发明的中间构件的第三实施例一部分的展开图，

图6是根据本发明的中间构件的第四实施例一部分的展开图，

图7是根据本发明的中间构件的第五实施例一部分的展开图，

图8是根据本发明的中间构件的第六实施例一部分的展开图，

图9是根据本发明的中间构件的第七实施例一部分的展开图，

图10是根据本发明的中间构件的第八实施例一部分在预装配状态的展开图，

图11是单元的剖视图，具有根据图11的在预装配状态的中间构件，

图12是根据本发明的中间构件的第八实施例一部分在已装配状态的展开图，

图13是器具的剖视图，具有根据图10的在已装配状态的中间构件，

图14是根据本发明的中间构件的第九实施例一部分在预装配状态的展开图，

图15是根据本发明的中间构件的第十实施例一部分的展开图，

图16是根据本发明的中间构件的第十一实施例一部分的展开图，

图17是根据本发明的器具的修改实施例的分解示意图，

图18是根据本发明的修改器具的特定应用的示意图，

图19是如图1或2所示柱形构件的弹性部分的第一实施例的展开图的示意性表示，

图20是如图1或2所示柱形构件的弹性部分的第二实施例的展开图，

图21是如图1或2所示柱形构件的弹性部分的第三实施例的展开图，

图22是在如图14-16所示两个纵向元件之间作为引导构件的弹性部分的视图，以及

图23是针对图22进行修改的作为引导构件的弹性部分的实施例的视图。

具体实施方式

图1中示出了根据本发明的器具1的轴向剖视图。器具1由内部构件2、中间构件3和外部构件4三个共轴的柱形构件构成。内部柱形构件2由第一刚性端部21(其为通常用于难以到达的位置或人身体内侧的部分或)、第一弹性部22、中间刚性部23、第二弹性部24和第二刚性端部25构成，所述第二刚性端部25由于其操纵单元的另一端而通常用作器具的操作部。外部柱形构件4同样由第一刚性部41、弹性部42、中间刚性部43、第二弹性部44和第二刚性部45构成。柱形构件2和4不同部分的长度基本上是相同的，从而当柱形构件2插入到柱形构件4时，不同部分抵靠彼此定位。中间柱形构件3还具有第一刚性端部31和第二刚性端部35，所述第一刚性端部31和所述第二刚性端部35在已装配状态下分别定位在其它两个柱形构件的对应刚性部21、41和25、45之间。

中间柱形构件的中间部33由三个或更多个分离的纵向元件形成，这些纵向元件可具有如下所述的不同形式和形状。在三个柱形构件2、3和4装配好之后，从而构件2插入到构件3中，以及两个组合的构件2、3插入到构件4中，三个构件2、3和4的端面在两个端部彼此连接，从而形成一个整体单元。

在图2所示的实施例中，中间部分33由具有均匀截面的多个纵向元件38形成，从而中间部分33具有在图3展开情形中所示的一般形状和形式。由此还变得清楚的是，中间部分由在柱形部分3的圆周上等间隔分布的平行的多个纵向元件38形成。多个元件38必须为至少三个，这样器具1在任何方向都是完全可控制的，但是任何更多的数目也是可能的。这种中间部分的制造通过如下方式即可最为方便地完成，即注射成型或电镀技术，或者从具有期望内部和外部直径的规则柱形管开始，然后将最终形成中间柱形构件期望形状所需去除的管壁的这些部分去除。通过不同的技术诸如激光切割、光化学蚀刻、深冲压、传统切削技术(例如钻或磨)、高压水喷射切割系统或可用的任何合适的材料去除方法来完成对材料的去除。优选地，使用激光切割，因为其在合理的经济条件下允许对材料非常精确和干净的去除。由于可以说构件3是在一个步骤中制造的，而不需要用于连接中间柱形构件不同部分的额外步骤，因而这些都是方便的方式，但在传统器具中是需要的上述额外连接步骤的，其中纵向构件必须以某种方式连接至端部。

相同类型的技术可用于制造内部和外部柱形构件2和4，以及它们各自的弹性部分22、24、42和44。具有弹性部分的管可以不同方式来获得。在图19、20、21和22中，示出了不同的这种部分弹性是如何获得的。图19示出了展开的弹性柱形部分的示意性表示。在图19所示的实施例中，柱形管的变为弹性的部分设置有狭缝50，所述狭缝50以螺旋方式在弹性部分的长度上延伸。通过狭缝50的数目和/或狭缝50关于柱形构件轴向方向的角度可以控制弹性。

在图20的实施例中，柱形管的变为弹性的部分设置有多个短的狭缝51。将狭缝51分成多个组，每组中的狭缝51定位在相同的线上，所述线垂直于柱形构件的轴延伸。在两个相邻组中的狭缝51是偏置的。在图21的实施例中，通过制造狭缝从而形成多个燕尾52来设置柱形管的变成弹性的部分，如图所示所述燕尾52彼此配合。

显然，也可以使用在柱形管壁中设置弹性部分的其它系统。更具体而言，使用上述系统的组合是可能的。另外，也显然的是，用于制造柱形管中的这种弹性部分的有利方法与之前关于中间部分33的制造所描述的方法可以是相同的。

如上所述，在第一实施例中，纵向元件38由围绕柱形构件圆周等间距分布的多个平行元件形成。如图3所示，可以得到位于每对相邻元件38之间的自由空间。使用在该图中所示的纵向元件38是可能的，但是在器具的弹性部分中，纵向元件38具有沿着切线方向运动的趋势，尤其是当必须制成强曲线时。作为纵向元件38的该非受控运动的结果，通过一个端部的运动来控制另一个端部的位置的精度和幅度将受到损失或将变得更复杂。通过以如下方式制造纵向元件38可避免该问题，即两个相邻元件38之间的自由空间尽可能小或完全忽略，因此两个相邻纵向元件38彼此接触并且用于引导彼此。但是该系统的缺点在于必须存在大数量的纵向元件38，因为这些元件的截面必须被选择成使得它们沿任何方向的弹性几乎相同而不依赖于弯曲方向。由于与柱形构件的整个尺寸尤其是相对于周边相比，柱形构件的壁厚度相对较小，这将导致沿着切线方向所看到的大数量的纵向元件38以及总弯曲硬度的增加。由于纵向元件38沿着切线方向彼此接触，这提供在使用器具时这些元件的引导。

在纵向元件的修改实施例中，该问题以不同的方式得以避免。在图4所示的该第二实施例中，每个纵向元件60由三个部分61、62和63构成，分别与第一弹性部22、42，中间刚性部23、43和第二弹性部24、44共同存在。在与中间刚性部一致的部分62中，每对相邻纵向元件60沿着切线方向彼此接触，因此事实上在它们之间只存在狭窄间隙，刚好足以允许每个纵向元件的独立运动。

在其它两个部分61和63中，每个纵向元件由沿着圆周方向看到的相对较小和弹性的条带64、65组成，因此在每对相邻条带之间存在实质性间隙，以及每个条带64、65设置有多个凸轮(cam)66，这些凸轮沿着圆周方向延伸并且几乎完全将间隙桥接到下一个条带。因为这些凸轮，器具弹性部中的纵向元件沿着圆周方向移动的趋势得以抑制并且完成对方向的控制。这些凸轮66的确切形状不是非常关键，只要它们不会危害条带64和65的弹性。考虑到这些，类似于图4所示梯形的任何形状都是可应用的。

在图4所示的实施例中，凸轮66从条带朝向所示的一个方向延伸，所述凸轮66连接至条带上。然而，让这些凸轮从一个条带开始沿着两个圆周方向延伸也是可能的。通过采用这种方式，具有所示的沿周边的交替类型的条带也是可能的，第一类型置于两侧，凸轮66延伸直到下一个条带，而条带的第二中间组没有凸轮。另外，使条带在两侧具有凸轮是可能的，其中沿着器具的纵向方向所示，源自一个条带的凸轮与源自相邻条带的凸轮交替。显然，存在多个替代形式。重要的是，相邻条带彼此接触，但是条带64或65的弹性并没有受到损害。

在图5中，示出了根据本发明所用的纵向元件的第三实施例。在该实施例中，纵向元件70由条带71形成，条带71与图3的将部分31和33互连的条带38可比较。而且，条带71设置有凸轮72，因此条带71几乎比得上图4的条带61或63。这样，凸轮72在条带71的整个长度上提供引导。显然，也是在该情形中，关于凸轮72的位置的修改以及具有凸轮的条带71在两侧的交替以及之前关于图4所述的没有凸轮的条带，也都可应用于该实施例。

在图6所示的第四实施例中，纵向元件80由将部分31和35互连的条带81形成。这些条带与图3的条带38可比较，并具有基本相同的宽度。这意味着在每对相邻条带81之间留有圆周间隙82。每个间隙82通过另一条带83基本填充，条带83具有圆周宽度和纵向尺寸，所述圆周宽度略小于间隙82的圆周宽度，所述纵向尺寸在条带83轴向端部以及部分31和35的端部之间分别留有一些活动空间。条带85由第一弹性部84、中间部85和第二弹性部86三部分组成，所述第一弹性部84由虚线示意性表示，三个部分分别与器具的弹性部22、42，中间部23、43和弹性部24、44一致。通过上述任一系统或如图24和25所示，即可获得部分84和85的弹性。中间部85连接至条带81。这样，条带85将在器具的弹性部中引导条带81的运动，而不妨碍它们的纵向运动。

在所示的实施例中，每个条带81在一侧上连接至条带83上。作为替代，具有如下系统也是可能的，即在所述系统中沿着中间柱形构件的周边所示，该构件由第一组条带81和第二组条带81组成，所述第一组条带81在两侧连接至条带83，所述第二组条带81没有连接至这种条带83并且就此与图3的条带38可比较。显然的是，通过使用条带81的组合可以得到其它解决方案，所述条带81没有连接至条带83，或一条或两条连接至条带83，通过沿着中间柱形构件的圆周以正确顺序来放置它们。

图7中示出了第五实施例。在该实施例中，每个纵向元件90由第一条带91、带92和第二条带93组成。第一和第二条带91和93具有圆周宽度，这样在每对相邻条带91和93之间分别具有圆周间隙94和95。带92具有圆周宽度，这样两条相邻带彼此接触。条带91和93分别与弹性部22、42和24、44一致，而带92与中间部23、43一致。板96和97分别置于每个间隙94和95中，板94、95具有圆周宽度，填充间隙的宽度，由此分别为条带91和93提供引导。因为沿着纵向方向在板96、97的轴向端部，部分31以及带92和带92和部分35之间分别具有一些活动空间，从而实现了条带的自由运动，。

板96、97分别在它们各自间隙94、95中完全自由运动，但是因为所选择的尺寸，只可沿着纵向方向的运动。对于制造图7所示这样的系统，首先通过上述制造技术的一个来制造中间柱形元件是可能的，其产生不同于图7所示那个的中间柱形构件，因为每个板96和97的一个点仍旧连接至相邻条带、连接至带或连接至部分31或35。以这样的形式来装配器具，从而板96或97以及中间柱形构件的其余部分之间的连接点与设置在柱形构件4中的孔是一致的。一旦完成装配，上面提及的连接可以被破坏，例如通过使用上面提及的制造技术之一。这样，板96、97在它们的间隙中变得可完全自由运动。在此再次显然的是，激光技术在该制造步骤中是非常有效的。

在图8中，示出了根据本发明的中间柱形构件的第六实施例。该实施例非常类似于图7所示的实施例，因为纵向元件100由条带101和103以及带102组成，条带101和103与条带91和93可比较，带102与带92可比较。同样地，间隙104和105与间隙94和95可比较，板106和107与板96和97可比较，间隙104和105由板106和107占据。在该实施例中，板106和107从器具的剩余部分并不是完全自由的，但是每个板106和107连接至外部柱形构件4或连接至内部柱形构件2，尤其是在其非弹性部分。在所示的实施例中，这已经通过以下方式完成，即分别在一点108和109处将板106和107焊接至内部柱形构件2或外部柱形构件4的中间刚性部。这样，条带101和103由在器具的弹性部中的板106和107通过板106和107精确引导，但是板106和107不能自由运动，由此改善对运动的控制并且器具的装配变得更容易。

图9所示的实施例，第七实施例，可视为图6的实施例和图8的实施例的组合。纵向元件110由多个条带111组成，条带111与条带81可比较，每对相邻条带111之间的间隙由条带或板113占据，条带或板113与条带83可比较。在该实施例中，条带113没有如图6的实施例中所示那样连接至条带111，但是在一些点115、116处连接至器具的外部或内部柱形构件2或4的刚性中间部分，可与图8的实施例比较。

在图10、11、12和13中，示出了器具的实施例，所述器具的实施例可视为图9所示实施例的修改。在图10和11中，示出了在装配之前的情形，而图12和13示出了已装配好的器具。

在图10和11中，示出了外部柱形元件4，其由部分121、部分122和部分123三部分组成，所述部分121形成第一弹性部42和第一刚性部41，所述部分122形成中间刚性部43并且还形成引导板124，引导板124与图8中的引导板106、107可比较，所述部分123形成第二弹性部44和第二刚性部45。

部分121和123是简单的柱形管，其通过上述方法中的一个设置有弹性部。中间部122由柱形管形成，其中通过用于材料去除的上述方法的一个，已经制造了多个舌状物124，其通过上述方法的一个而制造成是弹性的。这些舌状物从中间部的两端延伸并且形成带，所述带占据如条带11的条带之间的空间。因此，舌状物在它们与中间部125的连接处变形，因此具有更小的直径，由此，这些舌状物与条带之间的空间相适配。事实上，舌状物变形以便形成基本上等于条带对应直径的内部和外部直径。

如所述的，在制造不同部分121、122和123之后，部分121和122在舌状物124上运动，并且部分121和125的邻接端以及部分125和123的邻接端焊接在一起从而形成外部柱形构件4。

在图14、15和16中，示出了将中间柱形构件3的部分31和35互连的纵向元件130不同类型的实施例。纵向元件130由条带131形成，条带131与图3的条带38可比较。如沿着柱形构件的圆周方向所示，这些条带由间隙132彼此间隔开。至少在器具的弹性区域中，其中条带的引导是首选的或所需要的，每对相邻条带由多个桥连接，如沿着纵向方向所示所述桥具有限定的弹性程度。这些桥桥接间隙132的宽度并且可按照不同方式成形。

在图14的实施例中，桥具有短条带134的形式，所述短条带134沿着圆周方向延伸并且在纵向方向上具有宽度，该宽度允许从一个条带131至其相邻条带131的一些平行运动。通过选择条带134的数量及其截面尺寸，其弹性可足以允许相邻条带131的运动的足够自由度。如果有必要，如图23、24和25所示，条带134的弹性可以通过应用一些特殊构造得以加强。条带不需要从一个条带将任何切向力传递至其相邻条带131，而是只用于保持两个相邻条带131之间的距离。

在图15所示的实施例中，条带135被成形为具有一些凹部，从而增强它们的弹性。此外，这些条带没有沿着柱形构件的圆周方向定向，而是以关于该方向的小角度如此定位，使得一系列连接器形成螺旋。特殊形状的桥在图16的实施例中示出。该实施例的桥136由两个凸轮137和138组成，所述两个凸轮137和138从两个相邻条带131延伸并且在两个条带之间的间隙中几乎中间处邻接。两个半圆形的带139和140将凸轮138与凸轮137连接。这提供了高度的弹性，而两个相邻条带之间的距离得以精确保持。当使用上述技术之一时，这种桥136的制造没有带来任何特殊问题。

在图17中，示出了根据本发明的器具的特定实施例。内部柱形构件由第一刚性端部141、第一弹性部142、中间刚性部143、第二弹性部144和第二刚性端部145构成，其通常用作器具的操作部，因为其用于操纵单元的另一端。外部柱形构件同样由第一刚性部161、弹性部162、中间刚性部163、第二弹性部164和第二刚性部165构成。中间柱形构件也具有第一刚性端部151和第二刚性端部155，第一刚性端部151和第二刚性端部155在装配好的状态下分别定位于其它两个柱形构件的对应刚性部141、161和145、165之间。在所示的实施例中，纵向元件153是图3所示的类型，但显然也可以使用前述任何其它类型。到目前为止，其结构可与图1所示的器具比较。

相对于图1实施例的主要不同包括对于器具一些部分使用不同的直径设置。在所示的实施例中，部分144、145、155、164和165具有大于其它部分的直径，以及在部分143、153和163中，制造截头圆锥部分是为了将小直径部分与大直径部分连接。如图17所示，不同的部分可以通过将一个插入另一个之中而轻易地装配。但是让这样的器具具有不同直径的主要原因在于通过使用具有更大直径的操作部，可以放大另一端的运动，而如果使用较小直径，则另一端的运动将减小。根据应用及其需要，较大直径可用于得到放大的运动，或者较小直径可用于减少运动并提高精确性。

根据本发明的器具的特定应用在图18中示出。在该应用中，将多个管插入到环境主体中，在其中必须进行一些检查或治疗。在所示的实施例中，具有三个管，第一或中间管200，其可以是直管，其用于照明和观察的目的。两个S形管201和202部分地抵靠该中间管200定位，这些管用于引导根据本发明的器具。弯曲是有必要的，以将器具203和204的操作侧彼此移开以及从中间管200移开，从而沿任何方向的运动都是可能的。通过沿直径方向与中间管200相对地定位S形管，在工作侧也留有充足空间以便进行器具203和204这些端部的所有类型的运动。

为了使器具能够被引导穿过这样的S形管201或202或者具有任何曲线形状的管，器具203和204的中间刚性部设置有至少一个额外的弹性部，将中间部分为更短长度的刚性部，以便允许一些额外的弯曲。如果需要，可以包括多于一个的中间弹性部。

显然，本发明并不局限于附图所示的所描述的实施例，但是在没有脱离本发明概念的情况下，可以应用落入权利要求范围内的修改。

Claims (15)

1.一种制造用于内窥镜应用的器具的致动部的方法，所述器具包括管状构件，所述管状构件具备拥有弹性部的操作端部和拥有弹性部的致动端部，其中所述管状构件包括三个共轴的柱形构件，即内部柱形构件、中间柱形构件和外部柱形构件，其中所述中间柱形构件包括连接至所述操作端部的柱形部分，连接至所述致动端部的柱形部分和用于将所述致动端部的径向偏转传递至所述操作端部以引起所述操作端部的相关的径向偏转的多个纵向元件，其中所述中间柱形构件由完整柱形管开始制造而成，所述完整柱形管设置有多个纵向狭缝，从而形成所述纵向元件，且其中所述三个柱形构件当组装所述管状构件时在两端彼此连接。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述纵向狭缝通过光化学蚀刻、深冲压或切削技术来制成。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述纵向狭缝通过激光切割来制成。

4.一种用于内窥镜应用的器具，其通过根据权利要求1至3中任一项所述的方法来获得，其特征在于，当所述器具致动的时候，两个相邻纵向元件之间的纵向狭缝具有如此小的宽度以致于所述纵向元件保持相互平行。

5.一种用于内窥镜应用的器具，其通过根据权利要求1至3中任一项所述的方法来获得，其特征在于，一对相邻纵向元件之间的至少一个纵向狭缝设置有使所述纵向元件保持相互平行的元件。

6.根据权利要求5所述的器具，其特征在于，一对相邻纵向元件中的至少一个设置有向着另一纵向元件的径向方向延伸的突起。

7.根据权利要求6所述的器具，其特征在于，所述突起只存在于所述纵向元件与操作端部和致动端部的弹性部一致的部分中。

8.根据权利要求7所述的器具，其特征在于，在器具的非弹性部中，所述纵向元件具有这样的宽度以致于它们基本上完全充满所述纵向狭缝的宽度。

9.根据权利要求5所述的器具，其特征在于，每个纵向狭缝均填充有单独的纵向元件，所述单独的纵向元件具有至少与操作端部和致动端部的弹性部相一致的弹性部。

10.根据权利要求9所述的器具，其特征在于，每个单独的纵向元件具有与器具的非弹性部相一致的中间部，其连接至相邻纵向元件中的一个。

11.根据权利要求5所述的器具，其特征在于，在器具的非弹性部中，所述纵向元件具有如此宽度以致于它们基本上完全充满所述纵向狭缝的宽度，并且所述纵向狭缝的其余部分的每一个均充满有单独的纵向元件。

12.根据权利要求11所述的器具，其特征在于，所述单独的纵向元件的每一个的一端在所述器具的端部连接至器具的非弹性部。

13.根据权利要求5所述的器具，其特征在于，每对相邻纵向元件至少在与操作端部和致动端部的弹性部相一致的部分中通过至少一个弹性桥互连。

14.根据权利要求4所述的器具，其特征在于，处于相邻所述操作端部的区域中的纵向元件定位在具有第一直径的柱形面中，处于相邻所述致动端部的区域中的纵向元件定位在具有第二不同直径的柱形面中，并且处于中间区域中的纵向元件定位在将所述两个区域互连的圆锥形平面中。

15.根据权利要求14所述的器具，其特征在于，所述第一直径小于所述第二直径。