CN112890739A - 一种医用内窥镜插入单元 - Google Patents

Abstract

本公开提供一种医用内窥镜插入单元，包括：插入管；动作部，与所述插入管相连，包括：末端关节，设置于动作部的末端，用于集成装设功能器件；多个被动柱体；蛇骨关节，用于连接相邻的被动柱体；控制丝，用于调节所述动作部的刚度和位姿。所述蛇骨关节包括第一蛇骨连接端、第二蛇骨连接端及连接所述第一蛇骨连接端和第二蛇骨连接端的中间蛇骨关节；所述控制丝包括蛇骨驱动丝，所述蛇骨驱动丝穿过所述第二蛇骨连接端和所述中间蛇骨关节与所述第一蛇骨连接端连接；所述蛇骨驱动丝相对于所述第二蛇骨连接端沿其轴线移动，能够拉动所述被动动作部摆动。

Description

一种医用内窥镜插入单元

技术领域

本公开涉及内窥镜领域技术领域，尤其涉及一种医用内窥镜插入单元。

背景技术

内窥镜是一种配备有灯光和镜头的管状装置，能够进入弯曲狭小的空间进行观察或者操作。医用内窥镜是用于医疗诊断或微创手术的一种内窥镜，医用内窥镜技术的发展为医生提供了更加丰富多样的诊疗手段，也为患者提供了伤痛更小的诊疗方案。

目前较为常用的医用内窥镜有腹腔镜、肠镜、胃镜等。腹腔镜多为刚性内窥镜，这类刚性内窥镜可以为腹腔内的微创手术提供充足的操作力，但却无法在自然腔道弯曲狭长的环境中应用；肠镜和胃镜等为柔性内窥镜，这类柔性内窥镜可以较好地适应自然腔道弯曲复杂的形状，但却难以为经自然腔道手术提供充足的操作力，导致其应用形式主要以诊断为主，而治疗方面则受到较严重限制。

为解决上述问题，需要医用内窥镜的插入部可以在刚性状态与柔性状态之间相互切换，从而实现医用内窥镜在柔性状态下进入自然腔道，到达手术位置后切换为刚性状态进行手术操作。

发明内容

(一)要解决的技术问题

基于上述问题，本公开提供了一种医用内窥镜插入单元，以缓解现有技术中摆动控制不灵敏，刚性状态与柔性状态间转换慢等技术问题。

(二)技术方案

本公开提供一种医用内窥镜插入单元，包括：

插入管；

动作部，与所述插入管相连，包括：

末端关节，设置于动作部的末端，于集成装设功能器件；

多个被动柱体；以及

蛇骨关节，用于连接相邻的被动柱体；以及

控制丝，用于调节所述动作部的刚度和位姿。

在本公开实施例中，所述蛇骨关节包括第一蛇骨连接端、第二蛇骨连接端及连接所述第一蛇骨连接端和第二蛇骨连接端的中间蛇骨关节；

所述控制丝包括蛇骨驱动丝，所述蛇骨驱动丝穿过所述第二蛇骨连接端和所述中间蛇骨关节与所述第一蛇骨连接端连接；

所述蛇骨驱动丝相对于所述第二蛇骨连接端沿其轴线移动，能够拉动所述被动动作部摆动。

在本公开实施例中，所述被动柱体包括多片被动关节片；

所述末端关节固接有刚度控制丝，所述刚度控制丝穿过被动动作部；

所述刚度控制丝能够对所述末端关节施加收紧力。

进一步地，所述被动关节片两侧面分别为凹陷面与凸起面，且两相邻的所述被动关节片的两接触面能够相互嵌入。

进一步地，所述被动关节片的材料为金属。

进一步地，所述凹陷面与所述凸起面均为圆锥面。

在本公开实施例中，所述控制丝为钢丝。

在本公开实施例中，所述末端关节包括摄像头，用于获取自然腔道内部的图像。

进一步地，所述末端关节包括水气喷头，其喷口朝向所述摄像头，用于清洗所述摄像头。

进一步地，所述末端关节包括导光束，用于内窥镜操作提供光照。

进一步地，所述末端关节包括钳道管，可用于插入各种诊疗工具。

(三)有益效果

从上述技术方案可以看出，本公开一种医用内窥镜插入单元至少具有以下有益效果其中之一或其中一部分：

(1)实现了提供充足的操作力并提高内窥镜整体的运动精度

(2)实现了摆动控制灵敏且安全可靠；

(3)可在刚性状态具有一定的位姿调整功能；以及

(4)能够快速在刚性状态与柔性状态间转换。

附图说明

图1为本公开实施例医用内窥镜插入单元整体结构示意图。

图2为本公开实施例医用内窥镜插入单元的蛇骨关节与蛇骨驱动丝布局示意图。

图3为本公开实施例医用内窥镜插入单元的被动关节片结构及剖视示意图。

图4为本公开实施例医用内窥镜插入单元在刚性状态时的局部结构示意图。

图5为本公开实施例医用内窥镜插入单元在柔性状态时的局部结构示意图。

【附图中本公开实施例主要元件符号说明】

1 摄像头；

2 水气喷头；

3 导光束；

4 钳道管

5 末端关节；

6 被动关节片；

61 被动关节片凹陷面；

62 被动关节片凸起面；

7 第一蛇骨关节；

8 第二蛇骨关节；

9 第三蛇骨关节；

10 插入管；

11 蛇骨驱动丝；

12 丝扣；

13 刚度控制丝。

具体实施方式

本公开提供了一种医用内窥镜插入单元，所述医用内窥镜插入单元在经自然腔道手术入路的过程中，为避免对人体组织造成伤害，该可变刚度医用内窥镜插入部可以柔性状态通过口腔、咽喉以及食道等弯曲狭长的人体自然腔道；当到达胃部等需要进行手术操作的部位后，为给内部的手术器械提供充足的操作力并提高内窥镜整体的运动精度，该可变刚度医用内窥镜插入部可转换为刚性状态，并具有一定的位姿调整功能。与现有的医用内窥镜插入部相比，该医用内窥镜插入部可以快速在刚性状态与柔性状态间转换。

为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开进一步详细说明。

在本公开实施例中，提供一种医用内窥镜插入单元，如图1至5所示，所述医用内窥镜插入单元，包括：插入管；动作部，与所述插入管相连，包括：末端关节，设置于动作部的末端，于集成装设功能器件；多个被动柱体；蛇骨关节，用于连接相邻的被动柱体；控制丝，用于调节所述动作部的刚度和位姿。

在本公开实施例中，所述蛇骨关节包括第一蛇骨连接端、第二蛇骨连接端及连接所述第一蛇骨连接端和第二蛇骨连接端的中间蛇骨关节；所述控制丝包括蛇骨驱动丝11，所述蛇骨驱动丝11穿过所述第二蛇骨连接端和所述中间蛇骨关节与所述第一蛇骨连接端连接；所述蛇骨驱动丝相对于所述第二蛇骨连接端沿其轴线移动，能够拉动所述被动动作部摆动。

在本公开实施例中，所述被动柱体包括多片被动关节片6；所述末端关节5固接有刚度控制丝13，所述刚度控制丝13穿过被动动作部；所述刚度控制丝13能够对所述末端关节施加收紧力。

进一步地，所述被动关节片两侧面分别为凹陷面61与凸起面62，且两相邻的所述被动关节片的两接触面能够相互嵌入。

进一步地，所述凹陷面61与所述凸起面62均为圆锥面。

在本公开实施例中，所述末端关节5包括摄像头1，用于获取自然腔道内部的图像。

进一步地，所述末端关节5包括水气喷头2，其喷口朝向所述摄像头1，用于清洗所述摄像头。

进一步地，所述末端关节5包括导光束3，用于内窥镜操作提供光照。

进一步地，所述末端关节5包括钳道管4，可用于插入各种诊疗工具。

在本公开实施例中，所述被动关节片的材料为金属。

在本公开实施例中，所述控制丝为钢丝。

在本公开实施例中，提供一种医用内窥镜插入系统，如图1至5所示，所述医用内窥镜插入系统，包括：所述医用内窥镜插入单元；多个所述被动动作部，且每个所述被动动作部依次顺序连接；多个所述蛇骨驱动丝11，用于连接多个所述被动动作部，控制多个所述被动动作部的摆动。

在本公开实施例中，多个所述蛇骨驱动丝11与多个所述被动动作部为一一对应控制关系。

具体地，在本公开实施例中，实施例1：一种可变刚度医用内窥镜插入部如图1所示。末端关节5上集成有摄像头1、水气喷头2、导光束3以及钳道管4，由于内窥镜尺寸的限制，上述零部件均采用胶粘或过盈配合的方式固连在末端关节5相应的孔道中。

摄像头1为内窥镜操作者提供人体自然腔道内部的图像。

水气喷头2可喷水或喷气。其喷口朝向摄像头1，在喷水时可以对摄像头1进行冲洗，以防止人体自然腔道中的黏液残渣等粘附在摄像头1上影响操作者视野；喷气时可在人体自然腔道中充气，以扩张患者的腹腔，方便进行手术操作。

导光束3可提供充足的光照，以便内窥镜操作者拥有清晰的视野。

钳道管4可用于插入各种诊疗工具。

末端关节5的后方排布有三段被动关节片6、第一蛇骨关节7、第二蛇骨关节8以及第三蛇骨关节9。

三段被动关节片6可实现刚性状态与柔性状态间的转换。

第一蛇骨关节7、第二蛇骨关节8和第三蛇骨关节9整体具有两个偏转自由度，可实现该可变刚度医用内窥镜插入部位姿的调整。

第三蛇骨关节9嵌套固连在插入管10的端部。

在本公开实施例中，实施例2：一种可变刚度医用内窥镜插入部如图1和图2所示。本实施例的主要技术方案与实施例1基本相同，在本实施例中未作解释的特征，采用实施例1中的解释，在此不再进行赘述。

需要说明的是，第一蛇骨关节7、第二蛇骨关节8以及第三蛇骨关节9的拓扑结构完全相同，均分别具有两个偏转自由度，只是与其安装配合的零部件略有不同，为方便叙述，故分开标号。

第一蛇骨关节7、第二蛇骨关节8以及第三蛇骨关节9中均同时穿有4根蛇骨驱动丝11，且4根蛇骨驱动丝11在圆周上均匀分布，即每2根相邻的蛇骨驱动丝11所夹的圆心角为90°。位于第一蛇骨关节7处的4根蛇骨驱动丝11被丝扣12扣紧并卡在第一蛇骨关节7的沉孔中。需要说明的是，本发明中所有驱动丝均以这种方式与相关零部件固连。

当第一蛇骨关节7处于直线状态时，其内部的4根蛇骨驱动丝11长度相等，当其中任意一根蛇骨驱动丝11受拉移动时，第一蛇骨关节7便会向那根缩短的蛇骨驱动丝11所在的移动方向偏转。具体来说，第一蛇骨关节7具有两个偏转自由度，当位于图示上方的2根蛇骨驱动丝11受拉缩短时，第一蛇骨关节7向上偏转，反之，当位于图示下方的2根蛇骨驱动丝11受拉缩短时，第一蛇骨关节7向下偏转；当位于图示左侧的2根蛇骨驱动丝11受拉缩短时，第一蛇骨关节7向左偏转，反之，当位于图示右侧的2根蛇骨驱动丝11受拉缩短时，第一蛇骨关节7向右偏转。

第二蛇骨关节8以及第三蛇骨关节9的运动控制方法与第一蛇骨关节7相同，在此不再进行赘述。

考虑由第一蛇骨关节7、第二蛇骨关节8和第三蛇骨关节9组成的整体，其内部由相同的4根蛇骨驱动丝11驱动，故第一蛇骨关节7、第二蛇骨关节8和第三蛇骨关节9会产生同方向、同角度的偏转，整个可变刚度医用内窥镜插入部便具有了2个受4根蛇骨驱动丝11控制的偏转自由度。

在本公开实施例中，实施例3：一种可变刚度医用内窥镜插入部如图1、图3、图4和图5所示。本实施例的主要技术方案与实施例1或实施例2基本相同，在本实施例中未作解释的特征，采用实施例1或实施例2中的解释，在此不再进行赘述。

刚度控制丝13位于该可变刚度医用内窥镜插入部的轴线上且贯穿整个可变刚度医用内窥镜插入部，并与末端关节5通过丝扣12相固连。

不论该可变刚度医用内窥镜插入部如何偏转或弯曲，刚度控制丝13始终处于该可变刚度医用内窥镜插入部的中性层上。故该可变刚度医用内窥镜插入部的偏转或弯曲不会导致刚度控制丝13的长度发生变化，刚度控制丝13的拉紧也不会影响该可变刚度医用内窥镜插入部的运动。

在末端关节5与第一蛇骨关节7之间堆叠有6个被动关节片6。被动关节片6的一侧为被动关节片凹陷面61，另一侧为被动关节片凸起面62。当两个相邻的被动关节片6紧贴时，前一个被动关节片6的被动关节片凸起面62会嵌入后一个被动关节片6的被动关节片凹陷面61中，使得两个相邻的被动关节片6无法发生径向的错动。

当刚度控制丝13拉紧时，与其固连的末端关节5将6个被动关节片6压紧在第一蛇骨关节7上，使得6个被动关节片6相互紧贴，无法分离或相互错动，整体呈现刚性状态，如图3所示。

当刚度控制丝13放松时，与其固连的末端关节5不再紧压被动关节片6，6个被动关节片6之间无确定约束，可以分离或相互错动，整体呈现柔性状态，如图4所示。

在第一蛇骨关节7与第二蛇骨关节8之间以及第二蛇骨关节8与第三蛇骨关节9之间同样分别堆叠有6个被动关节片6，在刚度控制丝13的作用下也可以呈现如图4和图5中的刚性状态与柔性状态间的转换。

需要注意的一点是，当刚度控制丝13放松时，4根蛇骨驱动丝11也应当处于放松状态，这样第一蛇骨关节7与第二蛇骨关节8之间以及第二蛇骨关节8与第三蛇骨关节9之间分别堆叠的6个被动关节片6才能呈现柔性状态。

综合以上3个实施例：放松刚度控制丝13，该可变刚度医用内窥镜插入部呈现柔态，可以柔顺进入人体自然腔道；到达手术操作位置后，拉紧刚度控制丝13，该可变刚度医用内窥镜插入部呈现刚态，并可在4根蛇骨驱动丝11的驱动下实现两自由度的偏转，调整自身位姿；配合末端关节5上集成的摄像头1、水气喷头2、导光束3以及钳道管4，可进行经自然腔道手术的操作。

至此，已经结合附图对本公开实施例进行了详细描述。需要说明的是，在附图或说明书正文中，未绘示或描述的实现方式，均为所属技术领域中普通技术人员所知的形式，并未进行详细说明。此外，上述对各元件和方法的定义并不仅限于实施例中提到的各种具体结构、形状或方式，本领域普通技术人员可对其进行简单地更改或替换。

依据以上描述，本领域技术人员应当对本公开一种医用内窥镜插入单元及其系统有了清楚的认识。

综上所述，本公开提供了一种医用内窥镜插入单元，该医用内窥镜插入单元在经自然腔道手术入路的过程中，为避免对人体组织造成伤害，该可变刚度医用内窥镜插入部可以柔性状态通过口腔、咽喉以及食道等弯曲狭长的人体自然腔道；当到达胃部等需要进行手术操作的部位后，为给内部的手术器械提供充足的操作力并提高内窥镜整体的运动精度，该可变刚度医用内窥镜插入部可转换为刚性状态，并具有一定的位姿调整功能。与现有的医用内窥镜插入部相比，该医用内窥镜插入部可以快速在刚性状态与柔性状态间转换。

还需要说明的是，实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向，并非用来限制本公开的保护范围。贯穿附图，相同的元素由相同或相近的附图标记来表示。在可能导致对本公开的理解造成混淆时，将省略常规结构或构造。

并且图中各部件的形状和尺寸不反映真实大小和比例，而仅示意本公开实施例的内容。另外，在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。

除非有所知名为相反之意，本说明书及所附权利要求中的数值参数是近似值，能够根据通过本公开的内容所得的所需特性改变。具体而言，所有使用于说明书及权利要求中表示组成的含量、反应条件等等的数字，应理解为在所有情况中是受到「约」的用语所修饰。一般情况下，其表达的含义是指包含由特定数量在一些实施例中±10％的变化、在一些实施例中±5％的变化、在一些实施例中±1％的变化、在一些实施例中±0.5％的变化。

再者，单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。

说明书与权利要求中所使用的序数例如“第一”、“第二”、“第三”等的用词，以修饰相应的元件，其本身并不意味着该元件有任何的序数，也不代表某一元件与另一元件的顺序、或是制造方法上的顺序，该些序数的使用仅用来使具有某命名的一元件得以和另一具有相同命名的元件能做出清楚区分。

此外，除非特别描述或必须依序发生的步骤，上述步骤的顺序并无限制于以上所列，且可根据所需设计而变化或重新安排。并且上述实施例可基于设计及可靠度的考虑，彼此混合搭配使用或与其他实施例混合搭配使用，即不同实施例中的技术特征可以自由组合形成更多的实施例。

本领域那些技术人员可以理解，可以对实施例中的设备中的模块进行自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个设备中。可以把实施例中的模块或单元或组件组合成一个模块或单元或组件，以及此外可以把它们分成多个子模块或子单元或子组件。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。并且，在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。

类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个公开方面中的一个或多个，在上面对本公开的示例性实施例的描述中，本公开的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本公开要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，公开方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本公开的单独实施例。

以上所述的具体实施例，对本公开的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本公开的具体实施例而已，并不用于限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种医用内窥镜插入单元，包括：

插入管；

动作部，与所述插入管相连，包括：

末端关节，设置于动作部的末端，用于集成装设功能器件；

多个被动柱体；以及

蛇骨关节，用于连接相邻的被动柱体；以及

控制丝，用于调节所述动作部的刚度和位姿。

2.根据权利要求1所述的医用内窥镜插入单元，其中，所述蛇骨关节包括第一蛇骨连接端、第二蛇骨连接端及连接所述第一蛇骨连接端和第二蛇骨连接端的中间蛇骨关节；

所述控制丝包括蛇骨驱动丝，所述蛇骨驱动丝穿过所述第二蛇骨连接端和所述中间蛇骨关节与所述第一蛇骨连接端连接；

所述蛇骨驱动丝相对于所述第二蛇骨连接端沿其轴线移动，能够拉动所述被动动作部摆动。

3.根据权利要求1所述的医用内窥镜插入单元，其中，

所述被动柱体包括多片被动关节片；

所述末端关节固接有刚度控制丝，所述刚度控制丝穿过被动动作部；

所述刚度控制丝能够对所述末端关节施加收紧力。

4.根据权利要求3所述的医用内窥镜插入单元，其中，所述被动关节片两侧面分别为凹陷面与凸起面，且两相邻的所述被动关节片的两接触面能够相互嵌入。

5.根据权利要求4所述的医用内窥镜插入单元，其中，所述凹陷面与所述凸起面均为圆锥面。

6.根据权利要求1所述的医用内窥镜插入单元，其中，所述控制丝为钢丝。

7.根据权利要求1所述的医用内窥镜插入单元，其中，所述末端关节包括摄像头，用于获取自然腔道内部的图像。

8.根据权利要求7所述的医用内窥镜插入单元，其中，所述末端关节包括水气喷头，其喷口朝向所述摄像头，用于清洗所述摄像头。

9.根据权利要求7所述的医用内窥镜插入单元，其中，所述末端关节包括导光束，用于内窥镜操作提供光照。

10.根据权利要求7所述的医用内窥镜插入单元，其中，所述末端关节包括钳道管，可用于插入各种诊疗工具。

Images