CN103961050A - 一种用于内窥镜应用的仪器 - Google Patents

Abstract

一种用于内窥镜应用的仪器，包括具有处理端部部分的管状构件，该处理端部部分具有至少第一刚性区域、第一柔性处理部分、第二刚性区域和第二柔性处理部分，并且具有位于致动端部部分的致动装置。所述管状构件包括至少内圆柱元件、第一外圆柱元件和第一纵向元件，所述第一纵向元件位于所述内圆柱元件和第一外圆柱元件之间的第一中间层中并且连接到所述致动装置和处理端部部分，以将所述致动装置的运动传递到所述处理端部部分而导致其定向的改变。

Description

一种用于内窥镜应用的仪器

本申请是申请号为200880128694.X、申请日为2008年04月18日、名称为“一种用于内窥镜应用等的仪器”的专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种用于内窥镜应用的仪器，其包括管状构件和多个纵向元件，所述管状构件具有处理端部和位于另一端部处的致动装置，该处理端部具有柔性部分，所述多个纵向元件用于将致动装置的运动传递给该处理端部从而引起该处理端部的方向变化。

背景技术

EP-A-1 708 609公开了这种仪器，其通常用于如微创外科手术之类的应用，但是其还可应用于其它目的，如对在很难到达的位置处的机械或电子装置的检查或修复。

在这种公知的仪器中，致动端部的弯曲运动通过纵向元件传递给处理端部，从而引起处理端部尤其是其柔性部分的相应的弯曲运动。由于这种结构，柔性部分的弯曲方向每次被限制在一个方向上，由于这样，此类仪器的应用受到限制。这在两个内窥镜仪器以并排布置的平行方式使用的情况下尤其如此，因为在这种情况下，由于相互的球形障碍，不可能将处理端部指向相同点。此外，由于在通向需要一些动作的点的接触通道中存在一些障碍，不总能在规定位置使用该仪器。更准确地说，需要一种用于内窥镜应用等的仪器，其更加能对仪器的处理端部进行引导。

发明内容

因此本发明的一个目的是提供一种以上指定类型的仪器，其避免了上述问题且提供了更多用途的应用的可能性。

这个和其他目的的实现是因为处理端部包括至少两个独立的柔性部分，其中致动端部具有相应数量的致动装置，且其中每个致动装置通过其自己的一组纵向元件连接到处理端部的一部分以实现多个柔性部分的其中之一的方向变化。

由于处理端部包含至少两个独立可控制的柔性部分，所以可以进行更复杂的弯曲从而能更好地进入难以到达的位置和实现仪器的更多用途。例如在处理端部的两个柔性部分的情况下，可以进行S形弯曲从而允许使用平行的内窥镜仪器接近相同的手术点。

附图说明

本发明的其他特征和优势将从以下由附图作出的参考说明中变得明显。图中：

图1为根据本发明的仪器的截面示意图；

图2为图1中仪器的截面示意图，示出了操作的第一步骤；

图3为图1中仪器的截面示意图，示出了操作的第二步骤；

图4为根据本发明相对于图1的仪器的改进实施例的截面示意图；

图5为根据本发明相对于图4的仪器的改进实施例的截面示意图；

图6为根据本发明相对于图4和5的仪器的改进实施例的截面示意图；

图7为根据本发明使用在仪器中的致动器的立体图；

图8为根据本发明使用在仪器中的致动器的改进实施例的立体图；

图9为根据具有四个级别控制系统的本发明的仪器的实施例的截面示意图；

图10为根据图9在中立位置的仪器的示意图；

图11为根据图9的控制系统的一个级别被启动的仪器的示意图；

图12为根据图9的控制系统的两个级别被启动的仪器的示意图；

图13为根据图9的控制系统的所有四个级别都被启动的仪器的示意图；

图14为根据本发明的具有四个级别的致动的仪器的部分立体图，其中四个级别位于同一层或圆柱形元件内；

图15为图14中移除了部分外层或圆柱形元件的仪器的立体图；

图16为该仪器在内窥镜应用中的可能应用的示意图；

图17为根据图16中线ⅩⅦ-ⅩⅦ的截面图；

图18为根据本发明的具有八个级别致动的仪器的一部分的立体图，其中四个级别位于第一层或圆柱形元件中和剩余的四个级别位于另一层或圆柱形元件中；

图19为图18中移除了部分外层或圆柱形元件的仪器的立体图；

图20A、B、C和D为根据本发明的内窥镜仪器的应用的示意图；和

图21 A、B、C和D为根据本发明的内窥镜仪器的应用的改进实施例的示意图。

具体实施方式

附图中所示的仪器可用于内窥镜医疗应用，但是其用途不限于此，因为其可用在其他应用中，如用于处理或观察用其它方式很难到达的机器或装置的部分的技术应用。在说明书中使用的内窥镜仪器包括这些应用。

图1所示的仪器包括四个层或圆柱形元件，第一内层或圆柱形元件1、第二中间层或圆柱形元件2、第三中间层或圆柱形元件3以及第四外层或圆柱形元件4，如图示，四个元件1、2、3和4彼此同轴且包围。

在沿其长度观察时第一内层或圆柱形元件1由第一刚性环11、第一柔性部分12、第一中间刚性部分13、第二柔性部分14、第二中间刚性部分15、第三柔性部分16和第二刚性端部17组成，第一刚性环为处理端部，这意味着这部分用在很难到达的遥远的位置以便完成一些动作，第二刚性端部用来作为仪器的致动端部，这意味着该端部用来控制另一个端部11的运动。

在沿其纵向方向观察时第一或内部中间层或圆柱形元件2由第一刚性环21、第一柔性部分22、第一中间刚性部分23、第二柔性部分24、第二中间刚性部分25、第三柔性部分26和第二刚性端部27组成。第一刚性部分21、第一柔性部分22、第一中间刚性部分23、第二柔性部分24、第二中间刚性部分25、第三柔性部分26和第二刚性端部27的纵向尺寸分别大约等于第一刚性端部11、第一柔性部分12、第一中间刚性部分13、第二柔性部分14、第二中间刚性部分15、第三柔性部分16和第二刚性端部17的纵向尺寸且还与这些部分重合。

在沿其纵向长度观察时第二中间层或圆柱形元件3由第一刚性环31、第一柔性部分32、第二刚性环33、柔性部分34、第一中间刚性部分35、第一中间柔性部分36、第二中间刚性部分37、第二中间柔性部分38和第二刚性端部39组成。第一刚性端部31、第一柔性部分32连同第二刚性环33和第二柔性部分34、第一中间刚性部分35、第一中间柔性部分36、第二中间刚性部分37、第二中间柔性部分38和第二刚性端部39的纵向长度分别大约等于第一刚性环11、第一柔性部分12、第一中间刚性部分13、第二柔性部分14、第二中间刚性部分15、第三柔性部分16和第二刚性端部17的纵向长度且还与这些部分重合。

当沿其纵向方向观察时第四外部圆柱形元件4由第一刚性环41、第一柔性部分42、第一中间刚性部分43、第二柔性部分44、第二刚性环45组成。第一柔性部分42、第一中间刚性部分43和第二柔性部分44的纵向长度分别大约等于第二柔性部分33、第一中间刚性部分34和第一中间柔性部分35的纵向尺寸且与这些部分重合。刚性环41和45可仅仅具有非常有限的长度且环41具有大约与环33相同的长度并与之连接，而环45仅仅在刚性部分37上延伸一段足够在部分45和37之间构成合适连接的长度。刚性环11、21、31的端面可彼此连接且端部17、27和39的端面也彼此连接。

圆柱形元件1、2、3和4的内部和外部直径以如下方式选取，元件1的外部直径差不多等于元件2的内部直径，元件2的外部直径差不多等于元件3的内部直径且该元件的外部直径差不多等于元件4的内部直径，相邻元件相对于彼此的滑动运动是可能的。柔性元件12、42、14、44、16和38可通过2008年10月3日申请的欧洲专利申请08 004 373.0的第5页第15至26行描述的方法获得，但任何其它的适合工艺也可用于制造柔性部分。另外部分22、23、24、25、26和34、35、36与上述欧洲专利申请描述的用于将内窥镜仪器的一个部分的运动到另一部分或环的纵向元件相当。根据本发明可使用该专利申请中描述的任一实施例。另外纵向元件还可从本领域公知的其他系统中获得，如EP-A-1 708 609中描述的系统。对于在这些部分中使用的纵向元件的结构的唯一的适用限制是必须在各柔性部分重合的部位中保持仪器的整体柔性。

上述不同的层或圆柱形元件可通过任意公知的工艺生产，只要它们适合制造多层系统。在多层的情况下，必须理解内窥镜仪器具有至少两个独立的纵向元件系统以用于将致动端部的运动传递给处理部分。不同的圆柱形元件的装配可以同样的方式完成。用于生产不同圆柱形元件的优选工艺在上述2008年10月3日申请的欧洲专利申请08 004 373.0中已经描述，其通过参考并入本文。

上述结构的使用允许仪器用于如参考图2和3将要说明的双弯曲。

出于便利的原因，圆柱形元件的不同部分根据区域51-60命名，其中区域51由刚性环11、21和31形成。区域52由部分32和部分12和22的与部分32重合的部分形成。区域53由环33和41以及部分12和22的与环33和41重合的部分形成。区域54由部分34和42以及部分12和22的与部分34和42重合的部分形成。区域55由部分13、23、35和43形成。区域56由部分14、24、36和44形成，区域57由环45以及部分15、25和37的与环45重合的部分形成。区域58由部分37以及部分15和25的与部分37重合的部分形成。区域59由部分16、26和38形成，区域60由部分17、27和39形成。

如图2所示，为了操作内窥镜仪器的处理端部，可以在任意径向方向向区域58施加弯曲力以便弯曲区域56。由于在部分37和环33之间通过由部分34、35和36形成的纵向元件构成的连接，区域56的弯曲变形通过部分35的纵向位移转换成区域54内的弯曲变形，如图所示。

由于区域56的弯曲引起部分24的弯曲以及因此导致的部分23的纵向位移在部分22与部分33重合的位置完全由部分22的弯曲吸收，因此将不会导致与区域52重合的部分22 的剩余部分的任何变形。

如图3所示，当随后将任意径向方向上的弯曲力施加到区域60从而使区域59如所示地弯曲时，这将引起区域52的弯曲，这是由于在环21和部分27之间通过由部分22、23、24、25和26形成的纵向元件构成的连接。仪器在区域54内的初始弯曲将被保持，因为这一弯曲是通过区域56的弯曲控制的。这就是为什么在仪器的处理端部处，通过区域52和54各自的弯曲来获得双弯曲。以这种方式，可以使仪器的处理头具有彼此独立的位置和纵向轴线方向。在公知的仪器中，例如在EP-A-1 708 609中所描述的，位置和纵向轴线方向始终是耦合的且不能被单独控制。

明显地，可以改变柔性部分的长度以适应对处理端部和致动端部的弯曲半径和总长度或适应致动端部和处理端部的弯曲之间的放大比。

在图4中，示出了根据本发明的仪器的改进实施例。在这实施例中，示出了具有四个层的仪器因此这种仪器与图1中的仪器相当，但是圆柱形元件的致动部分具有比处理端部更大的直径，且在区域56中包括截头圆锥体部分。由于致动部分的直径更大，处理部分的运动将在弯曲时被放大，从而放大处理头的运动。也可以在相反的方向上工作，处理部分的直径大于致动部分由此运动程度缩小，从而改善处理头运动的精确度。

在图5中，示出了与图4所示仪器相当的根据本发明的仪器的实施例，其中致动部分的运动被放大成处理部分的运动。这里还示出了如图1中的仪器一样的具有四个层的仪器。

在图5所示的仪器的线A-A的左手侧，即处理端部，完全与图1中所示的仪器的线A-A的左手侧一致。图5中所示的仪器的线A-A的右手侧已经改进。内层或圆柱形元件1完全与图1中所示的内层1一致。在线A-A的右手侧的外层或圆柱形元件已经改进，其由连接到左手侧的刚性部分65和连接到右手侧的端部66构成。刚性部分65由具有多个与仪器的轴线平行并等间隔地围绕部分65的圆周的狭缝67的圆柱形元件形成。端部66包括具有形成球形凸缘的环凸缘69的圆柱衬套68。

仪器的右手侧进一步由两个致动构件70和71组成。致动构件70是中空管状的元件，其包括球形构件72，管73和球形凸缘74。球形构件72安装到球形凸缘69内且以这种方式构件70可转动地连接到仪器的左手侧部分。球形构件72具有围绕该球形构件并具有两组开口的环形凸缘，第一组沿着围绕凸缘75的圆形线布置且第二组也沿着围绕凸缘75的圆形线布置，第一组的圆形线优选具有与第二组的圆形线相同的直径。致动构件71也是中空管状元件，其包括球形构件76和管77。球形构件76与球形构件72相当且安装到球形凸缘74内，由此构件71可转动地连接到构件70。球形构件76具有围绕该球形构件的且具有一组沿着围绕凸缘78的圆形线布置的开口的环形凸缘78。

第一中间层或圆柱形元件2的左手侧部分包括部分23的纵向元件。在线A-A的右手侧部分，这些纵向元件被引导通过狭缝67中的一些、通过凸缘75中的第一组开口并进入凸缘78中的开口内并连接到凸缘78。第二中间层或圆柱形元件3的左手侧部分包括部分35的纵向元件。在线A-A的右手侧部分中，这些纵向元件被引导通过狭缝67中的一些而进入凸缘75的第二组开口内并连接到凸缘75。

图5中示出的仪器的操作与图1中的仪器的操作相当。构件70相对于凸缘69的任意弯曲运动被转换成区域54的弯曲运动，且构件71相对于凸缘74的任意弯曲运动被转换成区域52的弯曲运动。由于控制弯曲的纵向元件连接到致动构件70和71的点到仪器的纵向轴线的距离比在仪器的另一端处的相应元件大，所以构件70和71的弯曲运动分别被放大成区域54和52的更大的弯曲运动，因此其操作与图4中仪器的操作相当。

在图6所示的实施例中，处理端部与图5中所示的实施例的处理端部一致，而致动端部有所改进。在致动端部的周围设置有圆柱形壳体80，该壳体安装在仪器的外层上。此外，仪器在致动端部侧的外层具有圆柱形构件83以便在区域55和圆柱形构件83之间具有多个如图5所示的狭缝67。在圆柱形壳体80的内壁处分别安装有两组线性致动器81和82。线性致动器是一种可引起元件（例如这种内窥镜仪器中的纵向元件）的平移运动的装置。这种线性致动器在本领域中通常是公知的，在这里不做详细描述，它们可通过诸如计算机之类的电子装置控制。

外部中间层的纵向元件穿过狭缝67并连接到线性致动器组81。内部中间层的纵向元件穿过圆柱形构件83并连接到第二组线性致动器82。通过线性致动器81和82的正确致动，柔性区域52和54的方向可变换以便获得与根据图5或图1的仪器一样的效果，这意味着可通过处理端部得到更多的弯曲。各个线性致动器的致动必须以受控的方式进行，否则方向的变换不能执行。这意味着如果一个致动器81在其纵向元件上施加拉力，另一个致动器必须以相应的方式动作，这意味着施加更小的拉力或施加推力以便达到整体平衡。这在两组致动器同时被激活时也同样适用。

假如纵向元件的数量大于三个，三个是实现从致动端部到处理端部的运动的平滑过渡通常需要的，所有线性致动器的电子控制可能变得复杂。在图7和8中示出了用于这种系统的两个解决方案。在图7的实施例中，圆盘85通过球轴承90可运动地安装在圆柱形元件83上。圆盘85沿着其外部圆周具有多个开口88并且纵向元件穿过这些开口连接到圆盘。因此圆盘85的这种操作与图5中的圆盘75相当。开口88中的两个通过元件86连接到线性致动器87。如果这两个开口88不是直径地相对于圆柱形构件83的轴线彼此相对，两个致动器87的运动足以完全控制圆盘85的方向从而控制施加在处理端部的相应区域上的运动。

在图8所示的实施例中，圆盘85不是由球轴承支撑在圆柱形构件83上，而开口88中的三个通过元件86连接到线性致动器87并由其支撑。这三个致动器87可制以完全控制圆盘85的方向从而控制处理端部的相应区域的运动。

以这种方式，经由多个线性致动器的对纵向元件的电子控制减少为对三个或两个这样的致动器的电子控制，这比对所有纵向元件的完全控制简单。

这种仪器可能的医疗应用如图16和17所示。在这个应用中，一个管状馈通件可用来经由一个切口或孔进入身体。经由这个馈通件，具有根据本发明的主体的多个内窥镜仪器可穿过如图17所示的多个平行且相互之间没有间隔的通道。当像这样的管状馈通件用于如EP-A-1 708 609描述的仪器时，不可能操作这些仪器的处理端部使得穿过处理端部的纵向轴线都穿过相同的点。因此这些仪器大大地限制了这些仪器的应用和仪器操作者的动作自由度。当使用根据本发明的仪器时，可以操纵处理尖端使得两个仪器都能同时使用，例如其中一个仪器保持住组织且另一个仪器将该组织切下。因此本发明的优点是其允许多个仪器的使用，而没有对可操作性以及同时使用的限制，并且可仅仅穿过一个身体内的进入开口来如上地使用这些仪器。

当把系统构思扩展为具有多于一个的纵向元件系统和具有相应数量的柔性部分时，甚至可以实现更复杂的弯曲。

在图9中，示出了根据本发明的仪器，其由六个层组成，允许该仪器的处理部分能以如图10、11、12和13所示的更复杂的方式弯曲。图1所示的基本结构得到维持，因为这种仪器具有相当于图1中的内层和外层11和14的内层和外层100和106，除了柔性部分的数量由于中间层数量而增加。以这种方式，处理端部具有四个柔性部分，而致动部分还具有四个柔性部分。在处理端部内的柔性部分由非常短的刚性部分分隔，如图1中的实施例，且在致动端部中的柔性部分可由更长的刚性部分分隔。通过纵向元件将在处理端部中的不同刚性部分和致动端部中的相应的刚性部分连接，处理端部中的不同柔性部分可根据致动端部的柔性部分的弯曲而弯曲。

图10、11、12和13示出了这种操作。在图10中，仪器以其开始位置或形状示出。在图11中柔性部分113通过柔性部分117的弯曲被弯曲了规定角度。通过柔性部分114的额外弯曲，柔性部分110被弯曲了规定角度，从而获得图12中所示的形状或结构。当随后规定的弯曲被应用在柔性部分115、116时，相应的弯曲可在柔性部分111、112中获得，最终产生图13所示的结构。这里必须指出的是对柔性部分114、115、116、117实施的不同弯曲不需要在相同的平面内，而是对于每个柔性部分来说弯曲平面可不同，从而在柔性部分110、111、112和113中获得的弯曲位于不同的平面。以这种方式，可使处理端部具有复杂的结构。这在需要良好地沿着规定路径到达规定位置的所有应用中可能很重要。很明显，在多于四个层的情况下，可以使用如图4、5、6、7和8所描述的致动和放大。

理论上，仪器可由任意数量的弯曲部分和相应的层制造，且随着层数量的增加，执行复杂弯曲的可能性也增加。然而随着层数量的增加，仪器外部直径也将变得更大，特别是在仪器的内部直径需要具有由仪器执行的功能所要求的规定最小尺寸的情况下。随着层数量的增加，柔性部分的刚性也增加，特别是更接近的部分。仪器的刚性和外部直径的这种增加阻碍了其应用并最终使得其无用。

为了使得仪器具有增加的弯曲能力而不增加直径或刚性到不可接受的程度，可以将用于致动处理部分的不同柔性部分的弯曲的不同的纵向元件组合在同一层中，从而层的数量大大减少。因为完全控制一个柔性部分的致动仅仅需要三个纵向元件，所以这是可能的。因此，由例如12个纵向元件组成的层可用于致动4个柔性部分。在图14、15、18和19中，示出了与具有在各端部处致动多个柔性部分的多个层的仪器等同的仪器，但在所示出的仪器中仅有更少数量的层，因为这些中间层包含了多组的3个纵向元件。

如图14和15所示的这种仪器的第一实施例，仅仅示出了这种仪器的处理端部。很明显该致动端部可相同于上述各种致动端部。如图14和15所示的仪器由三个层组成，内层或圆柱形元件120，中间层121和外层或圆柱形元件122。沿着纵向方向看去，仪器具有形成处理端部的刚性端部区域125、柔性区域126、刚性区域127、柔性区域128、刚性区域129、柔性区域130、刚性区域131、柔性区域132和刚性区域133。在致动端部（未示出），仪器具有包括交替的与图9中示出的仪器相当的且具有如上所述结构的柔性和刚性区域的相应区域。

内层和外层120和122是连续的具有刚性和柔性部分的圆柱形元件，这些刚性和柔性部分可从申请号为08 004 373.0的欧洲专利中所描述的获得。中间层121包括均平行于仪器的纵向轴线的多个纵向元件135（见图15）和多个刚性环136、137、138、139和140。每个环136-140具有多个在平行于仪器轴线的纵向方向上延伸的开口，纵向元件135从这些开口中穿过。刚性环136-140与刚性区域125、127、129、131和刚性部分133的开始部分重合。

纵向元件135被分为四组，每组包括至少三个纵向元件135，该至少三个纵向元件优选沿着中间层121的圆周等间隔地设置。第一组纵向元件135具有连接到刚性环136的端部并且这些元件被进一步引导通过其他环137-140的开口。第二组纵向元件135具有连接到刚性环137的端部并且这些元件被进一步引导通过环138-140的开口。第三组纵向元件135具有连接到刚性环138的端部并且这些元件被进一步引导通过环139和140的开口。第四组纵向元件135具有连接到刚性环139的端部并且这些元件被进一步引导通过环140的开口。环136-140连接到内层和外层120和122中的至少一层。

由于具有四组纵向元件，每组均作用于仪器的处理端部的不同部分，所以这种仪器确实相当于图9中的仪器，图9的仪器中处理端部有四个弯曲可能，该处理端部可通过在致动端部中的相应部分的弯曲来操作或如图6、7和8所示地通过致动端部中的四组致动器操作。该实施例的改进尤其在于使用一侧组合不同组的纵向元件，从而图14中的仪器的直径和柔性变得小于图9中的仪器。

在图18和19中示出了一种仪器，其中在一层内具有多于一组纵向元件的原理被应用于一种相当于具有八层用于将弯曲运动从致动端部传递到处理端部的纵向元件的仪器。图18和19中的仪器实际上具有两个中间层，每层包括四组纵向元件。

在图18和19所示的处理端部，仪器具有限定不同弯曲区域的八个柔性区域141-148和九个环区域149-157。第一组四个柔性区域141-144通过包含在第一或内部中间层的纵向元件来控制，而第二组四个柔性区域145-148通过包含在第二或外部中间层的纵向元件来控制。仪器实际具有五个层，内部连续层160、包含第一组纵向元件的第一或内部中间层161，中间连续层162、包含第二组纵向元件的第二外部中间层163和外部连续层164。层160、162、164是由上述柔性和刚性部分组成的标准层或圆柱形元件。区域141-144和149-153不必由层163和164包围，而可由外部层164的延伸柔性部分包围以形成一致的外部直径。

致动端部可具有上述任意结构，只要被致动的柔性区域的数量相应于处理端部柔性区域的数量。该实施例的操作相当于具有八层纵向元件的仪器，意思是总共有十层。由于每四组纵向元件组合在一个层中，层的数量减少至五个且直径和刚性也相应的减少。然而这种仪器允许通过该仪器执行的八个同时但独立的弯曲操作，因此增大了其使用的可能性而没有直径和刚性的显著增加。

很明显，可以对层数，每层的纵向元件和每组纵向元件的数量进行任意组合以获得用于各种应用的优化解决方案。

在图16和17中示出了根据本发明的仪器如何能以方便的方式被使用，而同时工作区域中的穿透能够被限制在单个管部分。这在仅能通过一个单个路线接近待处理的目标的应用中极其重要，例如多数外科治疗中的情况就是这种应用。

在图16和17中示出了外部管件170，其作为导管用于多个内窥镜仪器。外部管件170包括单个管部分171，该管部分171向上延伸到图16中的线B-B。在该线以上外部管件170由主管部分172和两个分支管部分173和174构成，这三个管在线B-B水平处交汇。单个管部分171是用于穿透的外部管件部分。在所示的实施例中，五个内窥镜仪器插入外部管件170中，三个穿过主管部分172且每个分支管部分173和174通过一个。例如内窥镜仪器175是观测管，而内窥镜仪器176和177用于从和向目标区域供给和/或排出气体和/或液体。根据本发明的内窥镜仪器178和179具有多个方向可能性并作为在目标范围内用于执行一些操作的仪器。为了允许经由分支管部分173和174进入，在处理端部和致动端部之间的这些仪器的中间区域必须也是柔软的，以便它们能沿着分支管件部分的弯曲轮廓而行。由于每个仪器178和179的多个方向可能性，使得允许这些仪器在目标范围内的相同点工作而不会彼此干扰变得可能，如图16所示。

外部管件170可以是刚性管，但是至少对于部分171也可以使用具有与根据本发明的仪器相当的多个弯曲可能性的柔性管件。这也适用于内窥镜175、176和177。在所示实施例中，它们具有刚性管件的形状，但其可以是根据本发明的具有多个弯曲可能性的柔性仪器。

在图20和21中，示意性示出了根据本发明的仪器的两个重要应用，其中使用了多个方向可能性。可以接受的是根据本发明的仪器190必须被引入在管道系统191内，该系统对与仪器或其部件的接触非常敏感使得尽可能避免在仪器和管道壁之间的接触。这种管道系统可存在于人体内，例如人体肺部，但是也可以是带有必须要维修的敏感元件的技术仪器。

在图20中，可以接受的是管道系统191的几何形状已经通过成像技术绘制出并存储在电子装置192中。装置192的信息被传递到控制系统193，该控制系统193用于在仪器被引入管道系统中的任意时刻限定仪器的处理端部的不同区域的方向。因此系统193连接到仪器190的致动端部。出于安全的原因，观测系统也连接到控制系统193，从而可以跟踪在仪器的处理尖端处的实际状况。在仪器引入管道系统191内后，处理尖端的实际位置就被控制并且基于存储在装置192内的信息和处理尖端的实际位置，在处理端部中的不同区域的方向受到控制以便仪器的处理端部精确沿着预定的路线通过管道系统191，如图20B、20C和20D所示。这可能是动态过程，其中每次处理尖端在管道系统内进一步前进时，处理端部的不同区域的方向自动重新调节，从而避免了仪器和管道壁之间的接触。

在图21所示的实施例中，可以接受的是管道系统191没有绘制并存储。在这种情况下处理尖端必须通过观测系统194控制。为了此目的，设置操纵杆195，通过该操纵杆可以控制处理端部的柔性区域的方向。每次处理尖端前进时所有区域的方向都通过操纵杆195和存储在装置193内的关于路线的信息控制，该仪器已经沿着该路线在管道系统191内前进。在该路线内，在仪器和管道壁之间的接触也可以避免或至少基本减少。

根据本发明的第一个方面，提供了一种用于内窥镜应用等的仪器，包括管状构件和多个纵向元件，所述管状构件具有处理端部和位于另一端部处的致动装置，该处理端部具有柔性部分，所述多个纵向元件用于将致动装置的运动传递给该处理端部从而引起该处理端部的方向变化，其中该处理端部包括至少两个独立的柔性部分，致动端部具有相应数量的致动装置，且每个致动装置通过其自己的一组纵向元件连接到处理端部的一部分以实现多个柔性部分的其中之一的方向变化。

在一个实施例中，该致动装置包括管状部分，该管状部分包括多个交替的柔性和刚性区域，并且每组纵向元件将多个刚性区域的其中一个与该处理端部的相应部分连接。

在一个实施例中，该致动装置的管状部分的直径不同于其余的管状构件的直径。

在一个实施例中，该仪器由多个圆柱层组成，并且每组纵向元件位于这些层的其中一个内。

在一个实施例中，每组纵向元件位于独立的层内。

在一个实施例中，多组纵向元件位于同一层内，在该层中这些元件平行于该仪器的纵向轴线设置。

在一个实施例中，该仪器由多个层组成，包括外部保护层和内部保护层以及一个或多个包含纵向元件的层。

在一个实施例中，该仪器具有至少两个包含不同组纵向元件的中间层，并且在每对相邻的中间层之间具有分隔层。

在一个实施例中，在该致动端部处至少一组纵向元件连接到刚性盘，该刚性盘的方向可相对于垂直于该仪器的纵向轴线的平面变化。

在一个实施例中，该刚性盘安装在连接到该仪器的球轴承上，并且该盘的方向通过两个线性致动器控制。

在一个实施例中，该刚性盘通过三个线性致动器支撑。

很明显，本发明不足限于描述的附图中所示的实施例，但是在权利要求的范围内可以作出改进且不脱离本发明的原理。

Claims (12)

1.一种仪器，包括管状构件，所述管状构件具有处理端部部分和位于致动端部部分处的致动装置，该处理端部部分具有至少第一刚性区域、第一柔性处理部分、第二刚性区域和第二柔性处理部分，所述管状构件包括至少内圆柱元件、第一外圆柱元件和第一纵向元件，所述第一纵向元件位于所述内圆柱元件和第一外圆柱元件之间的第一中间层中并且连接到所述致动装置和处理端部部分，以将所述致动装置的运动传递到所述处理端部部分而导致其方向的改变，其中所述致动装置具有至少第一和第二致动装置，所述第一纵向元件包括至少第一组纵向元件和第二组纵向元件，第一组纵向元件具有连接到第一刚性环的相应的处理端，所述第一刚性环在所述第一刚性区域中连接到所述内圆柱元件和所述第一外圆柱元件中的至少一个，第二组纵向元件具有连接到第二刚性环的相应的处理端，所述第二刚性环在所述第二刚性区域中连接到所述内圆柱元件和所述第一外圆柱元件中的至少一个，所述第一组纵向元件被引导通过在所述第二刚性环中的开口，所述第一致动装置连接到第一组纵向元件的致动端，所述第二致动装置连接到第二组纵向元件的致动端。

2. 根据权利要求1的仪器，其中所述处理端部部分还具有第三刚性区域、第三柔性处理部分、第四刚性区域和第四柔性处理部分，其中所述致动装置具有第三和第四致动装置，所述第一纵向元件包括第三组纵向元件和第四组纵向元件，第三组纵向元件具有连接到第三刚性环的相应的处理端部，所述第三刚性环在所述第三刚性区域中连接到所述内圆柱元件和第一外圆柱元件中的至少一个，第四组纵向元件具有连接到第四刚性环的相应处理端部，所述第四刚性环在所述第四刚性区域中连接到所述内圆柱元件和第一外圆柱元件中的至少一个，所述第一组纵向元件也被引导通过在第三刚性环和第四刚性环中的开口，第二组纵向元件被引导通过在第三刚性环和第四刚性环中的开口，第三组纵向元件被引导通过在第四刚性环中的开口，第三致动装置连接到第三组纵向元件的致动端，第四致动装置连接到第四组纵向元件的致动端。

3. 根据权利要求1的仪器，其中第一组纵向元件和第二组纵向元件中的每组包括至少三个纵向元件。

4. 根据权利要求1的仪器，其中第一纵向元件的每个元件是绳状的。

5. 根据权利要求1的仪器，其中所述处理端部部分具有至少第三刚性区域、第三柔性处理部分、第四刚性区域和第四柔性处理部分，所述管状构件包括位于所述第一外圆柱元件外侧的第二外圆柱元件，以及第二纵向元件，第二纵向元件位于在第一外圆柱元件和第二外圆柱元件之间的第二中间层中并且连接到所述致动装置和所述处理端部部分，以将所述致动装置的运动传递到所述处理端部部分而导致其方向的改变，其中所述致动装置具有至少第三和第四致动装置，所述第二纵向元件包括至少第三组纵向元件和第四组纵向元件，第三组纵向元件具有连接到第三刚性环的相应的处理端，所述第三刚性环在所述第三刚性区域中连接到所述第一外圆柱元件和所述第二外圆柱元件中的至少一个，第四组纵向元件具有连接到第四刚性环的相应的处理端，所述第四刚性环在所述第四刚性区域中连接到所述第一外圆柱元件和所述第二外圆柱元件中的至少一个，所述第三组纵向元件被引导通过在所述第四刚性环中的开口，所述第三致动装置连接到第三组纵向元件的致动端，所述第四致动装置连接到第四组纵向元件的致动端。

6. 根据权利要求5的仪器，其中第三组纵向元件和第四组纵向元件中的每组包括至少三个纵向元件。

7. 根据权利要求5的仪器，其中第二纵向元件的每个元件是绳状的。

8. 根据权利要求1的仪器，其中所述致动装置的管状区段具有直径，该直径不同于剩余管状构件的直径。

9. 根据权利要求1的仪器，其中在该致动端部处至少一组纵向元件连接到刚性盘，该刚性盘的方向可相对于垂直于该仪器的纵向轴线的平面变化。

10. 根据权利要求9的仪器，其中该刚性盘安装在连接到该仪器的球轴承上，并且该盘的方向通过两个线性致动器控制。

11. 根据权利要求9的仪器，其特征在于该刚性盘通过三个线性致动器支撑。

12. 根据权利要求1的仪器，其中所述致动端部包括多个交替的柔性区域和刚性区域，该多个的数量对应于在所述处理端部部分的柔性区域和刚性区域的数量。