CN113164011B - 包括管元件的可操纵器械 - Google Patents
包括管元件的可操纵器械 Download PDFInfo
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Abstract
一种可操纵器械具有:近侧端部;和远侧端部;操纵装置(168);和管状主体(18),所述管状主体(18)在纵向方向上从所述近侧端部延伸到所述远侧端部。所述管状主体(18)具有中间柔性区(12a)和远侧可偏转区(17)以及由金属制成的管元件。所述管元件具有所述柔性区(12a)中的第一开槽结构(74)和所述可偏转区(17)中的第二开槽结构(72;106;136;156)。所述管状主体(18)具有切向旋转阻挡元件,所述切向旋转阻挡元件形成缆线通道(96;97;146;152),每个缆线通道(96;97)容纳多根缆线(90)中的一根。所述缆线(90)在所述近侧端部处连接到所述操纵装置(168)并且在所述远侧端部处连接到所述可偏转区(17)以允许通过所述操纵装置(168)使所述可偏转区(17)偏转。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于侵入式和非侵入式类型的应用(诸如在外科手术中)的可操纵器械。此类器械可用于例如胃镜检查、结肠镜检查、内窥镜检查、腹腔镜检查和其他医疗应用中。然而,根据本发明的可操纵器械还可用于非医疗应用中。非医疗应用的实例包括难以到达的位置处的机械和/或电子硬件的检查和/或修理。
背景技术
需要大切口以使目标区域暴露于微创外科介入,即仅需要自然孔口或小切口以用于使能够进入目标区域的外科介入的转化是众所周知的和持续的过程。在执行微创外科介入中,操作者诸如医师需要进入装置,所述进入装置被布置用于经由人体或动物体的进入端口将侵入式器械引入和导引到所述体内。为了减少瘢痕组织形成和人或动物患者的痛苦,进入端口优选地由皮肤和下层组织中的单个小切口提供。在那方面,使用身体的自然孔的可能性将甚至更好。此外,进入装置优选地使得操作者能够控制侵入式器械提供的一个或多个自由度。以此方式,操作者可在人体或动物体内的目标区域处以人体工程学和准确的方式执行所需动作。
在胃镜检查、结肠镜检查、内窥镜检查、腹腔镜检查等的领域中的可操纵外科侵入式器械在本领域中是众所周知的。侵入式器械可包括增强其导航和操纵能力的可操纵管形装置。这种可操纵管形装置可包括:近侧端部部分、包括至少一个可偏转区的远侧端部部分以及刚性或柔性中间部分,其中可操纵管形装置在其近侧端部处还包括操纵布置,所述操纵布置适于使远侧可偏转区相对于管形装置的中心轴线偏转。这种操纵布置可例如包括近侧可偏转区、球形元件或机器人。
已知器械中的大多数制造复杂,从而导致昂贵的器械。通常,器械的远侧端部包括柔性区,所述柔性区由具有铰链销、线圈或柔性塑料挤出件的分离链路构成。操纵缆线应被导引穿过孔、穿过这些链路和/或穿过导引眼或钩。
在大多数现有技术装置中,操纵布置包括具有例如小于1mm直径的常规操纵缆线作为控制构件,其中操纵缆线布置在管形装置的远侧端部部分处的相关可偏转区与近侧端部部分处的操纵布置之间。另选地,控制构件可由例如通过在管元件中激光切割形成的一组或多组纵向元件实现。关于以上提及的可操纵管及其操纵布置的设计和制造的其他细节已经例如在WO 2009/112060 A1、WO 2009/127236 A1、WO 2017/213491 A1和WO 2018/067004中有所描述。此类器械可有利地用于内窥镜手术中,其中长度无需超过例如1米。
有时,塑料挤出管可与整合的通道一起使用以用于容纳缆线。这使器械呈现简单构造。然而,大多数塑料是相当脆弱的。因此在非常长的器械(例如,长于1米)的情况下,问题可能会由于施加在缆线上的高力而引起,操纵缆线和致动缆线均被布置来操作器械的远侧端部处的工具。问题可能是不期望的切割、塑料管中的粘滑效应以及常有的缆线上的过高摩擦,从而使操纵缆线进行的操纵难以并很难管理。此外,许多塑料的机械属性可能太差而无法保证足够高的扭转刚度,而这正是所需的,原因是器械应能够在可能已经被导引穿过妨碍整个器械的旋转的若干曲线的使用中被旋转。塑料管的另一缺点可能是,在其设置有致动缆线以操作器械的远侧端部处的工具时,致动缆线中的力可能增加到超出挤出的塑料管中所允许的最大纵向力的程度。如果是这样,则将不可能以可接受的力操作工具。此外,如果塑料管是弯曲布置并且在致动缆线上施加高力,则用于操纵缆线的通道尤其在弯曲/偏转部分中可能发生变形,使得操纵缆线被夹持并且无法再在通道中自由移动,因此妨碍了远侧可偏转区的操纵的恰当操作。
在其中更长器械是必要的医疗应用中,诸如在其中可能应用1.5米长器械(或更长)的结肠镜检查中,关于操纵性、柔韧性、刚度和准确性的要求大大增加。期望同样在远侧端部处的机械致动的工具的端部执行器致动、纵向刚度、扭转刚度、耐久性和适用性下开发关于可操纵性比现有技术装置具有更好性能的此类器械。此外,需要设计此类器械,使得它们能够以此类低成本制造,从而使得它们优选地是一次性的,因此避免由于成本效率而重新使用它们的需要(这需要在每次使用之后应用器械的清洁和灭菌)。不恰当的清洁和灭菌可能导致不期望的术后并发症,这是众所周知的和频繁发生的问题。
US2004/0236316公开一种用于对身体的区域内或去往身体的区域的各种外科器械和诊断工具进行远程操控的铰接机构。机构的近侧端部处的段的移动导致机构的远侧端部处的段的对应相对移动。近侧段和远侧段由一组缆线连接,其方式为使得每个近侧段与远侧段形成离散对。此构造允许每个段对独立于彼此移动。每个段包括链路元件,所述链路元件具有封闭通道以及任选地朝向外表面敞开的通道。通道出于不同目的容纳缆线。相邻链路彼此触碰并且可在相对于器械的纵向中心轴线的任何角度方向上相对于彼此移动。由于器械必须由许多分离链路制成并且所有缆线必须独立地导引穿过所有链路的所有通道,因此根据此现有技术文档的器械的制造是耗时且复杂的。
US2005096694公开一种内窥镜或腹腔镜器械,该内窥镜或腹腔镜器械包括:远侧工具、支撑远侧工具的刚性或柔性细长轴以及近侧柄部或控制构件,其中工具和柄部经由可弯曲运动构件联接到细长轴的相应远侧端部和近侧端部。在图21A至图23D中,此文档示出可弯曲段,所述可弯曲段由实心元件制成,通道在实心元件的纵向方向上制成以容纳缆线,并且所述实心元件具有开槽结构以提供所需弯曲性。此文档中未提及用于制成可弯曲段的材料。此外,如图所示的结构将极其难以由金属制成并且因此将通常由塑料制成。此材料和所示的结构由于高制造成本以及对于纵向和旋转刚度的过低机械属性而均不适于更长的装置。
WO2005/067785公开一种用于微创性质的高精度或外科应用的器械,该器械包括:定位在远侧的可引导头、头定位在上面的轴以及用于操作头的定位在近侧的手把。包括纵向延伸的缆线的缆线环连接到头部。缆线环的每根缆线设置成使得两端的至少一部分与缆线环的另一根缆线直接接触。缆线例如通过外管和内线圈牢固地固定在径向方向上。此已知器械的缺点在于缆线环不会被阻止无法相对于外管和/或内线圈进行切向旋转,从而可能导致当器械被致动在不同方向上进行两次弯曲时对器械的不充分的可操纵性。在致动时,拉动的缆线倾向于寻求从操纵端部到远侧端部的最短路径,并且因此倾向于移动到器械的内曲线并且因此围绕器械纵向轴线切向地旋转。这将导致失去操纵。此外,由于缆线环的缆线至少部分地接触相邻缆线,因此相邻缆线之间存在摩擦。此外,在操作中,在器械的弯曲/偏转部分,可在一些缆线上施加力,使得所述缆线倾向于由于“楔”效应而夹持在相邻缆线与外管/内线圈之间。第二,在曲线中,如果张力被施加到外操纵线,则内部曲线中的操纵线夹持在内管与外管之间。这可能会导致不受控制的操纵。
在此申请中,术语“近侧”和“远侧”相对于操作者(例如,操作器械或内窥镜的医师)定义。例如,近侧端部部分应被解释为靠近医师定位的部分,并且远侧端部部分应被解释为与医师相距一定距离定位的部分。
在此文档的上下文中,为了解释本发明,将使用术语“结肠镜检查器械”。所述术语不是用于将其申请限制为在身体或别处中的某些类型的操作。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于医疗和非医疗操作的可操纵器械,所述可操纵器械即使在器械必须长达例如2米的情况下以及在端部执行器被致动的情况下也具有高可操纵性。
这由如权利要求1所要求保护的可操纵器械实现。
因此,根据本发明的管状主体可被设计成使得其满足关于旋转刚度、纵向刚度、柔韧性、沿着其整个长度具有可变弯曲刚度以及在其可偏转区处的可偏转性的高要求,这对于具有相对小的直径并且比1m更长的器械尤其是一个问题。变得有可能以公平成本对器械进行单次使用,所述单次使用组合了如结肠镜检查和胃镜检查中所需的若干功能,像控制工具(如果应用的话)、旋转工具、偏转尖端段、适应更长管道中的弯曲。所述器械适合复杂操作并且是微创胃肠道外科手术前进的一步。
本发明还涉及一种如独立方法权利要求中定义的制造柔性管元件的方法。
在第二方面中,本发明涉及一种可操纵器械,其具有近侧端部和远侧端部并且包括:至少一个操纵装置,所述至少一个操纵装置布置在所述近侧端部处;管状主体,所述管状主体包围沿着第一中心轴线在纵向方向上从所述近侧端部延伸到所述远侧端部的第一通道,所述管状主体具有柔性区和从所述柔性区向远侧布置的至少一个可偏转区,所述至少一个可偏转区通过一根或多根缆线连接到所述操纵装置,从而允许通过所述操纵装置使所述至少一个可偏转区偏转,所述操纵装置包括:
·支撑构件,所述支撑构件具有第二通道,所述第二通道具有被布置成与所述第一中心轴线一致的第二中心轴线,所述第二通道从所述支撑构件的近侧延伸到近侧,所述管状主体从所述支撑构件的远侧延伸,所述支撑构件具有球形构件,所述球形构件被布置成在所述支撑构件的所述近侧处围绕所述第二通道;
·操纵构件,所述操纵构件具有连接到所述一根或多根缆线的缆线紧固机构,并且旋转地布置在所述球形构件上,诸如以允许拉动或松弛所述一根或多根缆线。
因此,可操纵器械设置有布置在近侧的具有高稳定性和操纵能力的操纵装置。
本发明的实施方式在从属权利要求中要求保护。
根据本发明的描述,通过非限制性和非排他性的实施方式,本发明的其他特征和优点将变得显而易见。这些实施方式不应解释为限制保护范围。本领域技术人员将认识到,在不脱离本发明的范围的情况下,可想到本发明的其他替代方案和等效方案,并将其简化为实践。此外,可组合不同实施方式的分离特征,即使在图式中未明确示出或在说明书中未明确解释,除非此类组合在物理上是不可能的。本发明的范围仅由权利要求和它们的技术等效物限制。
附图说明
以下将参考附图更详细地论述本发明,在附图中,相似或相同附图标记表示相似、相同或对应部分,并且在附图中:
图1描绘其中使用两个可偏转器械的操作的通用设置,每个可偏转器械具有两个远侧可偏转区。
图2示出具有两个可偏转区的一个可偏转器械。
图3示出在使用中的结肠镜检查器械的示意图。
图4示出在使用中的胃镜检查器械的示意图。
图5A、图5B、图5C、图6A、图6B、图6C、图7A、图7B、图7C、图7D示出本发明的实施方式的不同视图,其中使用具有波纹横截面的管诸如以限定用于操纵缆线的缆线通道。
图8A、图8B、图8C示出具有波纹横截面的管,其中缆线通道由整合的塑料衬里覆盖。
图9A、图9B示出具有专门成形的衬里的中空管,所述中空管具有用于操纵缆线的缆线通道。
图9C示出图9A和图9B的实施方式的另选结构。
图10A示出穿过彼此插入其中的两个中空管的横截面;内管被挤出/机加工/激光雕刻,使得其在外表面处具有缆线通道;外衬里封闭通道并且保护内管。
图10B示出穿过彼此插入其中的两个中空管的横截面;内管被挤出/机加工/激光雕刻,使得其在外表面处具有缆线通道的部分;外管被挤出/机加工,使得其在内表面处具有与在内管的外表面处的缆线通道的部分对准的缆线通道的部分。
图11A至图11H示出其中缆线的切向移动被除了中间管元件之外的其他手段阻挡的另选实施方式。
图12示出本发明的实施方式的横截面视图,其中两个管形元件彼此插入其中;内管具有横截面诸如以限定缆线通道的部分;外管具有横截面诸如以限定缆线通道的部分;内管和外管的缆线通道对准。
图13A、图13B示出本发明的实施方式的横截面视图,其中一个管具有横截面诸如以限定用于操纵缆线的完整缆线通道。
图14A、图14B示出其中操纵缆线布置在另外的管中的实施方式,所述另外的管嵌入管的缆线通道中并且附接到所述管。
图15A、图15B分别示出近侧操纵布置的3D视图和横截面视图。
图16A至图16H示出可用于器械的柔性和可偏转段中的一些另选开槽结构。
图17A示出在偏转位置中的管状主体的可偏转区。图17B示出在由箭头XVIIB指示的位置处穿过此类偏转管状主体的横截面。
图18A、图18B、图18C、图18D和图18E示出开槽铰链结构中的断裂元件的实例。
图19A、图19B和图19C示出用于将缆线连接到管状主体的远侧端部的褶皱衬套的实例。
图20A至图20C示出一个实施方式,其中中间区中具有重新布置的缆线以当一些缆线被张紧以便使器械的远侧端部偏转时抵消器械上的不期望的旋转力。
具体实施方式
图1示出具有容纳两个可操纵侵入式器械10的引入器的侵入式器械组件1的非限制性实施方式。图2示出可操纵侵入式器械10的侧视图。
每个可操纵器械10(参看图2)包括细长管状主体18,所述细长管状主体18具有:近侧端部部分11,所述近侧端部部分11包括两个致动可偏转区14、15;远侧端部部分13,所述远侧端部部分13包括两个远侧可偏转区16、17;和刚性中间部分12。本实施方式中的致动可偏转区14、15被构造为可偏转近侧区,并且进一步将被称为可偏转近侧区。这些可偏转近侧区14、15通过合适的纵向元件(图2中未示出)连接到远侧可偏转区。此类纵向元件可以是缆线。另选地,此类纵向元件可由管元件中的纵向条形元件实现并且由柱形管中的激光切割预定图案所得的纵向狭槽分离,如例如WO 2009/112060 A1、WO 2009/127236 A1、WO 2017/213491 A1和WO 2018/067004中详细解释。作为激光切割的另选方案,可使用其他技术,例如,借助于水束进行切割。而且,可使用3D激光打印。这也适用以下参考激光切割所论述的其他实施方式。
通过在从器械的纵向轴线的角度方向上分别使一个此类近侧可偏转区14、15偏转,还将使对应可偏转远侧区16、17偏转。刚性中间部分12还可具有再一个柔性区。然而,这些柔性区恰好是柔性的并且它们的弯曲不受另一可弯曲区控制。根据需要,可提供一个或多个可操纵的可偏转远侧区16、17。
在远侧端部部分13处,布置了工具,像夹钳2。在近侧端部部分11处布置柄部3,所述柄部3适于经由例如布置在器械内的合适的致动缆线(未示出)打开和闭合夹钳2的钳口。用于这样做的缆线布置在本领域中是众所周知的。
可操纵器械通常包括柄部3,所述柄部3布置在可操纵管的近侧端部部分处以用于操纵管和/或用于操控工具,诸如布置在可操纵管的远侧端部部分处的夹钳2。另选地,这种工具可例如是相机、手动操控器,例如,一对剪子、使用能源(例如,电能源、超声能源或光能源)的操控器。器械对在远侧端部处应用的工具的类型没有限制。柄部3的类型将根据在远侧端部处应用的工具的类型来选择,如本领域的技术人员将显而易见。
图1示出被插入引入器20中的图2的两个器械18。这种引入器20可在操作期间被插入布置在例如人的腹壁中的套管针(未示出)中。这种引入器20的实例的其他细节在WO2015/084157中有所公开。器械18均在近侧可偏转区14、15处被偏转,从而也使远侧可偏转区16、17偏转。图2的设置通常可用于腹腔镜应用中。
要在身体中操作的一些位置需要专门设计的器械。例如,通过使图2的器械的中间部分12完全柔性,器械也可用于身体中的仅可经由弯曲的自然进入导引件/通道进入的区域中,像结肠、经由食管的胃部或经由弯曲的血管的心脏。
图3示出在使用中的结肠镜42的示意图。结肠镜42被插入人体的结肠30中。通常,结肠30具有若干几乎正方形的成角度段32、34、36和38。如果外科医生需要操作结肠30的在正方形成角度段32上游的区域,则需要沿着高达1.5米的距离将结肠镜42插入结肠30中。此外,结肠镜42需要足够柔性,使得其可从肛门容易地导引穿过结肠30的所有正方形成角度段32至38,而没有破坏结肠30的内壁的风险。
在操作中,通常将若干侵入式器械插入穿过结肠镜42以在所述结肠镜42的远侧端部44处提供一个或多个工具用于某一功能。在结肠镜检查中,这种工具通常包括相机透镜和照明元件。为了协助外科医生将相机视图操纵到结肠30中的期望位置和视图,通常远侧端部可在所有角度方向上从纵向轴线偏转。这也适用具有工具2的插入的器械。这可通过提供具有一个或多个可偏转区(像图2所示的器械的可偏转区16、17)的这种器械来实现。这些远侧可偏转区由容纳在器械中的在器械的近侧端部处连接到合适的操纵机构的合适的操纵缆线控制。
图4示出在使用中的胃镜56的示意图。胃镜56经由嘴、口腔/咽喉54和食管52被插入人体的胃部50中。尤其当外科医生需要操作胃部50的下部部分时,胃镜56需要被导引穿过若干弯曲的/成角度的段。因此,胃镜56需要是柔性的,使得破坏嘴/咽喉54、食管52和胃部50的内壁的风险较小。
在操作中,通常将若干侵入式器械插入穿过胃镜56以在所述胃镜56的远侧端部60处提供一个或多个工具用于某一功能。在胃镜检查中,这种工具通常包括相机透镜和照明元件。为了协助外科医生将相机视图操纵到胃部50中的期望位置和方向,通常远侧端部60可在所有角度方向上从纵向轴线偏转。这也适用具有工具2的插入的器械。这可通过提供具有一个或多个可偏转区(像图2所示的器械的可偏转区16、17)的这种器械来实现。这些远侧可偏转区由容纳在器械中的连接到这些器械的合适的操纵机构的合适的操纵缆线控制。
根据本发明的器械可用于此类结肠镜和胃镜中。因此,对所呈现的器械的一般要求在于它们展示高旋转刚度、高纵向刚度、沿着其整个长度的柔韧性和在其可偏转区处的可偏转性(即使在长器械例如长于1m的情况下),并且具有配合结肠镜和胃镜内或附接到结肠镜和胃镜的工作通道的相对小的直径。而且,此类器械应被设计成使得它们可相当容易地制造。根据本发明,这可用具有含至少一个管元件的管状主体的器械来实现,所述至少一个管元件由金属制成并且设置有合适的开槽结构以向器械提供沿着其整个长度的足够柔韧性。
图5A至图5C示出本发明的第一实施方式。图5C是图5A所示的器械的尖端的放大版本。图5B是在由图5A和图5C中的两个箭头VB指示的位置处穿过尖端的横截面视图。
图5A示出根据实施方式的可操纵器械的在可操纵器械的工具与近侧端部之间的细长管状主体18的远侧端部70的3D视图。细长管状主体18包括外管元件86、中间管元件88和内管元件92。细长管状主体18可包括位于外管元件86外部或内管元件92内部或者位于内管元件92与外管元件86之间的中间管元件88的任一端处的更多管元件。内管元件92包围从远侧端部70朝向管状主体18的近侧端部延伸的细长通道94。优选地,所有管元件86、88、92围绕管状主体18的中心纵向轴线98是对称的。它们被示出为具有基本圆形横截面的柱形元件。然而,它们可具有其他横截面,像卵形、六边形、矩形等。此外,据观察,本发明的若干管元件的横截面可偏离理想的圆形或卵形或六边形等。
中间管元件88充当缆线90的切向旋转阻挡件。
在所示的实施方式中,管状主体18具有一个可偏转区17。在此可偏转区17与近侧端部之间,管状主体具有柔性区12a。在可偏转区17和柔性区12a中,所有管元件86、88和90都是柔性的。可偏转区17的偏转由操纵缆线90控制。当操作操纵缆线90时,柔性区12a也将展示偏转倾向。然而,优选地,可偏转区17比柔性区12a更加柔性,使得当操作操纵缆线90时可偏转区17将比柔性区12a更容易弯曲。此外,通常将在管状主体18已经被插入物体中的目标位置时操作缆线90,然后可偏转区17在物体中将比柔性区12a具有更多自由空间,所述柔性区12a可位于如由管状主体18延伸穿过的物体的一个或多个弯曲段(像结肠)确定的相当固定的取向。例如,当管状主体18已经被插入结肠镜或胃镜中达到远侧端部(包括可偏转区17)从结肠镜或胃镜的远侧端部延伸的程度时,柔性区12a在结肠镜或胃镜的曲率及其周围结肠或上肠道的曲率方面将是相当固定的,并且可偏转区17可自由偏转。这有助于当操作操纵缆线90时仅使可偏转区17偏转。
中间管元件88具有内表面和外表面且被成形成使得其在管状主体18的纵向方向上限定纵向缆线通道96、97。图5A至图5C示出中间管元件88的外部处的六个此类缆线通道96和中间管元件88的内部处的六个此类缆线通道97。在图5A所示的实施方式中,每个缆线通道96、97容纳一根操纵缆线90。在一个实施方式中,所有缆线通道96、97在平行于中心轴线98的笔直方向上延伸。然而,缆线通道96、97可另选地在中间管元件88的纵向方向上盘旋。盘旋形式可以是使得通道96、97在管状主体18的远侧端部处的切向位置和相同通道96、97在近侧端部处的切向位置相对移位例如90°、180°或270°的旋转角。然而,根据需要可实现任何其他旋转角。
外管元件86的尖端包括多个纵向狭槽80。在所示的实施方式中,存在六个纵向狭槽并且它们在切向方向上等距地隔开。它们朝向外管元件86的外远侧边缘敞开。在每两个相邻狭槽80之间,在外管元件86的最远侧端部处存在条84。因此,总计存在六个条84。每个狭槽80与一根缆线90对齐。这些狭槽80用于与褶皱衬套对齐,所述褶皱衬套应用到夹持缆线90的远侧端部,使得缆线90再也无法在近侧方向上在它们的缆线通道中的最远侧端部处移动。与褶皱衬套的这种连接在图19A和图19B中示出。当然,可代替地使用将缆线90的远侧端部紧固到管状主体18的尖端的任何其他已知手段,像焊接或向缆线90提供合适的珠。
每个条84设置有唇缘82。每个唇缘82与中间管元件88的外部部分对齐并且充当条84的激光焊接部分。每个唇缘82被激光焊接到中间管元件88的此类外部部分,使得在尖端处,外部管元件86被牢牢地附接到中间管元件88。由此,中间管元件88和外管元件86无法在管状主体的远侧端部处相对于彼此旋转或移动,因此提供稳定性。因此,在远侧端部处,缆线90被阻止而无法相对于外管元件86进行切向旋转。这可另选地由其他特征结构形成,所述其他特征结构像在没有唇缘的情况下的激光焊接、或存在于中间管元件88和外管元件86中的至少一者中的弯曲到这些管元件86、88中的另一者中的合适的对准开口中的唇缘。胶合或硬钎焊也是可能的附接选项。
位于狭槽80近侧的外管元件86包括与可偏转区17对齐的可偏转段72。此可偏转段72通过非柔性段78与外管元件86的尖端分离。优选地,段78是外管元件86的环形部分,所述环形部分在其中不具有或几乎不具有任何孔或狭槽,使得其无法被弯曲。段78是任选地并且可不考虑。
在图5A所示的实施方式中,通过在外管元件86的材料中激光切割预定图案的狭槽来实现可偏转段72。这些狭槽延伸穿过材料的整个厚度。狭槽被布置成使得可偏转段72操作为铰链并且关于相对于可偏转区12a的可偏转性被优化。除此之外,可偏转段72应具有某一最小旋转刚度和最小纵向刚度。优选地,可偏转段72在纵向和切向方向上不会展示任何游隙。然而,对于可偏转段72,这并非绝对要求。根据现有技术已知的任何合适的开槽结构可用于所述效应。关于优选可偏转段72的更多细节在图16A中示出并且参考图16A解释。
在柔性区12a中,外管元件86具有柔性段74。在优选实现方式中,柔性段74也通过在外管元件86的材料中激光切割预定图案的狭槽来实现。这些狭槽延伸穿过材料的整个厚度。狭槽被布置成使得柔性段74在某一预定程度上是柔性的但关于旋转刚度被优化。同样,此柔性段74也应具有某一最小纵向刚度。优选地,柔性段74在纵向和切向方向上不会展示任何游隙。根据现有技术已知的任何合适的开槽结构可用于所述效应。关于优选柔性段74的更多细节在图16B中示出并且参考图16A解释。
在实施方式中,柔性段74的柔韧性小于可偏转段72的柔韧性。
在可偏转段72与柔性段74之间,外管元件86可具有环形非柔性段76。因此,优选地,环形段76在其中不具有或几乎不具有任何孔或狭槽,使得其无法被弯曲。环形段76是任选地并且可不考虑。
在可偏转段72的近侧处,外管元件86包括多个唇缘75。像唇缘82一样,唇缘75与中间管元件88的外部部分对齐并且充当激光焊接部分。每个唇缘75被激光焊接到中间管元件88的此类外部部分,使得在可偏转段72的近侧处,外部管元件86被牢牢地附接到中间管元件88。可替代地应用用以将外管元件86连接到中间管元件88的其他机构,像直接焊接或使用管元件86、88中的一者中的弯曲到管元件86、88中的另一者中的对准开口中的唇缘。胶合或硬钎焊也是可能的附接选项。
同样在沿着柔性区12a的位置处,外管元件86可附接到中间管元件88,例如,通过将合适的焊接唇缘(像唇缘75一样成形)激光焊接到中间管元件88的外部部分或在弯曲到另一管元件中的合适的对准开口中的一个管元件中使用唇缘。胶合或硬钎焊也是可能的附接选项。这向管状主体18提供在使用期间的更大稳定性和更低变形风险。以此方式,中间管元件88无法相对于外管元件86切向地旋转并且甚至更好地充当用于缆线90的切向旋转阻挡件。
器械越长,将所有应用的管元件86、88、92在若干位置处沿着器械的整个长度附接到彼此的需要就增加。即,所有应用的管元件86、88、92中的相同纵向位置处的铰链应始终纵向地和切向地在此类更长器械中对齐。应用的管元件接着应尽可能多地摆脱相对于彼此的旋转。对于更长器械,还有必要防止中间管元件88可相对于内管元件92和/或外管元件86(无论哪一个被应用)旋转以防止缆线90切向地旋转。如果应用的管元件在切向旋转中将不固定,则可能会发生许多松散和游隙,从而导致不稳定的可控性。因此,激光焊接是优选方法,因为这得到零游隙。
外管元件86优选地具有均一厚度并且优选地由金属制成。合适的材料是合金钢,像不锈钢、钴铬合金或形状记忆合金诸如然而,也可选择能够满足关于对于以上解释的狭槽/开槽结构的旋转刚度、纵向刚度、游隙和可制造性的要求的任何其他材料,像塑料、聚合物、复合物或其中可制成铰链的其他可切割材料。优选地,所述材料相对于缆线90具有尽可能低的摩擦系数,像UHMWPE和/或TeflonTM的材料。
外管元件86的厚度取决于其应用。对于医疗应用,厚度可在0.02mm至2.0mm、优选地0.03mm至1.0mm、更优选地0.05mm至0.5mm、以及最优选地0.08mm至0.4mm的范围内。外管元件86的直径取决于其应用。对于医疗应用,直径可在0.5mm至20mm、优选地0.5mm至10mm、更优选地0.5mm至6mm的范围内。
外管元件86中的开槽结构72、74的狭槽可通过激光切割制成。制成以恰好使相邻元件分离的这些狭槽可具有优选地在0μm至50μm、更优选地0μm至30μm范围内的宽度。具有0μm或非常接近此值的宽度的狭槽可通过在狭槽应出现的位置上切割凹口来制成,所述凹口不会延伸穿过材料的整个厚度,但会使材料弱化到能够沿着凹口轻易地折断材料的程度。切割这种凹口可通过激光雕刻或通过中断切割路径来完成。这将在下文中参考图19更详细地解释。
在图5A至图5C的实施方式中,中间管元件88的横截面具有沿着其整体纵向方向的波纹结构。这里,中间管元件88具有均一厚度。因此,其内表面和外表面也均具有波纹结构。
波纹结构可以是正弦形并且可以是整体对称的。这里,术语“正弦形”用于是指看起来像正弦但实际上不是理想正弦的形状。波纹结构具有多个外峰100。在所示的实施方式中,存在六个外峰100。它们都位于距中心轴线98相同的径向距离处并且可触碰外管元件86的内部。外管元件86的唇缘75和82在此类外峰100处附接到中间管元件88。外管元件86也可在柔性区12a中的位置处例如借助于在外管元件86中激光焊接与外峰100对齐的合适的焊接唇缘而附接到中间管元件88。
当外管元件86与中间元件88之间的连接借助于如参考上文的唇缘和合适的对齐开口形成时,此类唇缘优选地在外管元件86以及中间元件88中的此类开口中制成。开口则位于此类峰100处。胶合或硬钎焊也是可能的附接选项。
波纹结构还具有多个内峰102。在所示的实施方式中,存在六个内峰102。它们都位于距中心轴线98相同的径向距离处并且可触碰内管元件92的外部。优选地,那些内峰102中的一个或多个在尖端中的某处(例如,在距远侧边缘与唇缘82相同的距离处)附接到内管元件92。当内管元件92和中间管元件88均由金属制成时,这种附接可通过激光焊接来实现。然而,可替代地使用任何其他合适的附接技术,像如参考上文的一个管元件中的胶合或硬钎焊或唇缘和另一个管元件中的合适的对齐开口。如上所解释,相邻管元件之间的此类连接/附接可沿着器械的整个长度存在。
中间管元件88的波纹结构沿着其整个长度是相同的并且限定从管状主体18的远侧端部延伸到近侧端部以用于容纳缆线90的纵向通道。波纹结构具有多个面向外的缆线通道96和多个面向内的缆线通道97。这里,存在六个缆线通道96和六个缆线通道97。然而,可替代地使用任何其他数量。为了容纳三根操纵缆线90以允许可偏转区17在所有方向上的偏转,至少三个此类缆线通道96、97是有必要的。所有缆线通道96、97优选地在切向方向上等距地隔开。
波纹结构可在纵向方向上盘旋,使得其限定盘旋的缆线通道96、97。
中间管元件88设置有可偏转区17中的可偏转段和柔性区12a中的柔性段。可使用任何适合的技术实现方式。例如,可使用开槽结构,像在外管元件86中的72和74处所示的开槽结构。另选的开槽结构106在图7A所示的波纹中间管元件88中示出。图7A的示例性开槽结构106在图16C中更详细地示出。作为另外的另选方案,图16A至图16C中详细示出的开槽结构中的任一者可用于中间柱形段88的可偏转段中,而中间管元件88的结构的其余部分是柔性的,使得其对于某一设想的应用(像结肠镜检查)足够容易地弯曲。
中间管元件88优选地具有均一厚度并且优选地由金属制成。合适的材料是合金钢,像不锈钢、钴铬或形状记忆合金诸如然而,也可选择能够满足关于对于以上解释的狭槽/开槽结构的旋转刚度、纵向刚度、游隙和可制造性的要求的任何其他材料,像塑料、聚合物、复合物或其中可制成铰链的其他可切割材料。优选地,所述材料相对于缆线90具有尽可能低的摩擦系数。可使用像UHMWPE和/或TeflonTM。中间管元件88可通过使具有圆形横截面的初始柱形管成形成期望形式来制成。
中间管元件88的厚度取决于其应用。对于医疗应用,厚度可在0.02mm至2.0mm、优选地0.03mm至1.0mm、更优选地0.05mm至0.5mm、以及最优选地0.08mm至0.4mm的范围内。中间管元件88的如由其内峰102和外峰100限定的内径和外径取决于其应用。对于医疗应用,内径和外径可在0.5mm至20mm、优选地0.5mm至10mm、更优选地0.5mm至6mm的范围内。中间管元件88的外径被选定,使得其与外管元件86的内径基本上相同。接着,外管元件86触碰中间管元件88的外峰100。类似地,中间管元件88的内径被选定,使得其与内管元件92的外径基本上相同。接着,内管元件92触碰中间管元件88的内峰102。
即使中间管元件88具有波纹横截面,但实验已表明,中间管元件88中的开槽结构106的狭槽可通过用激光束进行激光切割来制成。这种激光束可垂直于中心轴线98引导。然而,还有可能引导这种激光束,使得其位于垂直于中心轴线98并且基本上垂直于中间管88的外表面的平面中。这里,“基本上”意味着在角度90°的+/-10%内。制成以恰好使相邻元件分离的这些材料可具有优选地在0μm至50μm、更优选地0μm至30μm范围内的宽度。
缆线90被选定,使得它们的直径稍微小于通道96、97的高度,其中通道96、97的高度被限定为它们在径向方向上的横截面宽度。合适的缆线直径在例如0.1mm至1.0mm的范围内。通道96、97的横截面宽度应在通道96、97的任何位置处大于缆线直径。接着,缆线90可在纵向方向上在通道96、97中移动而基本上没有任何摩擦。仅在管状主体18的弯曲部分中,缆线90中的一些将经历摩擦,如稍后将解决。
缆线90应被选定,诸如以具有尽可能高的拉伸强度结合尽可能低的弯曲刚度和尽可能高的纵向刚度。因此,优选地,缆线90由若干金属双绞线而非单根实心线制成。另选地,可使用材料像KevlarTM、芳族聚酰胺或大力马线。此类缆线可含有若干双绞线并且可具有圆形横截面,或者甚至卵形或平坦横截面。
由于中间管元件88的波纹结构本质上难以通过外部机械力在径向和切向方向两者上发生变形,因此其将充当难以变形的通道96、97的壁。这显著有助于即使当整体管状主体18具有1米或更大的长度并且被插入弯曲管道(像人的结肠)中并且由外科医生在近侧端部旋转以使远侧端部处的工具处于期望取向时使其尽可能保持其初始形状。
内管元件92具有内部通道94。内部通道94的横截面尺寸诸如适合既定目的。在许多应用中,内部通道94容纳可能比操纵缆线90更厚且更牢固的致动缆线184(参看图15B)。这种致动缆线184在其近侧端部处连接到柄部3并且由柄部3的把手操作。即,使把手朝向并远离彼此移动导致致动缆线的纵向移动,所述纵向移动可被转化成夹持装置的一对剪子或钳口的打开和闭合移动。此类技术对于本领域的技术人员广泛地已知并且这里无需进一步解释。
通道94可容纳一根或多根导电线或光学线材。此类电气或光学线材可将电能或光学能传输到使用所述能量的工具以执行预定功能,像加热、燃烧、照明、感测(观看)等。
内管元件92优选地具有均一厚度并且需要至少在可偏转区17和柔性区12a中是柔性的。因此,管元件92沿着其整个长度可以是整体柔性的。该管元件可例如由弹簧或线圈制成。另选地,该管元件可由柔性材料像塑料制成。作为另外的另选方案,其可由金属制成,其柔韧性通过如本领域已知或如在下文中参考图16A至图16C解释的合适的开槽结构例如在可偏转区17和柔性区12a中增加。
用于内管元件92的合适的材料是合金钢,像不锈钢、钴铬合金或形状记忆合金诸如。然而,也可选择能够满足关于对于以上解释的狭槽/开槽结构的旋转刚度、纵向刚度以及游隙和可制造性的要求的任何其他材料,像塑料、聚合物、复合物或其中可制成铰链的其他可切割材料。优选地,所述材料相对于缆线90具有尽可能低的摩擦系数,像UHMWPE和/或TeflonTM的材料。
内管元件92的厚度取决于其应用。对于医疗应用,厚度可在0.03mm至2.0mm、优选地0.03mm至1.0mm、更优选地0.05mm至0.5mm、以及最优选地0.08mm至0.4mm的范围内。内管元件的直径取决于其应用。对于医疗应用,直径可在0.5mm至20mm、优选地0.5mm至10mm、更优选地0.5mm至6mm的范围内。内管元件92的外径被选定,使得其与中间管元件88的如由内峰102限定的内径基本上相同。接着,内管元件92触碰中间管元件88的内峰102。
内管元件92中的开槽结构的狭槽(如果应用)可通过激光切割制成。制成以恰好使相邻元件分离的这些材料可具有优选地在0μm至50μm、更优选地0μm至30μm范围内的宽度。
为了向管状主体18提供足够的旋转刚度和纵向刚度,外管元件86、中间管元件88和内管元件92中的至少一者由金属像合金钢、钴铬合金和制成。
图6A、图6B、图6C示出实施方式,其中仅外部缆线通道96容纳缆线90。因此,内部通道97为空并且被设计来包含电气线材、光纤或光学线材以进行某一种类的机械致动。因此,在图6A、图6B、图6C的实施方式中,无需内管元件92来使缆线90保持在位。对于其余部分,所有元件与图5A、图5B、图5C的实施方式相同。它们由相同附图标记指示。
为了向管状主体18提供足够的旋转刚度和纵向刚度,这里,外管元件86和中间管元件88中的至少一者由金属像合金钢、钴铬合金和制成。
图7A、图7B、图7C示出实施方式,其中外部通道96为空并且并不容纳缆线90。它们可包含电气线材、光纤或光学线材以用于某一种类的机械致动。因此,图7A、图7B、图7C的实施方式无需外管元件86来使缆线90保持在位。对于其余部分,所有元件与图5A、图5B、图5C的实施方式相同。它们由相同附图标记指示。
因此,在图7A中,可清楚地看到中间管元件88的外部(应指出,这是图5A至图5C和图6A至图6C的相同的中间管元件88)。中间管元件88在远侧端部处具有尖端段104。在尖端段104的近侧,中间管元件88具有可偏转段,这里被实现为与可偏转区17对齐的铰链结构106。在铰链结构106的近侧,中间管元件88具有中间段108。
褶皱衬套或激光焊接衬套可被提供来将缆线90连接到尖端段。
在所示的实施方式中,铰链结构106由包括多个狭槽的开槽结构制成。铰链结构106可通过在中间管元件88的材料中激光切割预定图案的狭槽来制造。这些狭槽延伸穿过材料的整个厚度。狭槽被布置成使得铰链结构106关于相对于可偏转区108的可偏转性被优化。除此之外,可偏转段应具有某一最小旋转刚度和最小纵向刚度。优选地,铰链结构106在纵向和切向方向上不会展示任何游隙。然而,对于铰链结构106,这并非绝对要求。根据现有技术已知的任何合适的开槽结构可用于所述效应。关于优选铰链结构106的更多细节在图16C中示出并且参考图16C解释。
中间段108与柔性区12a对齐并且应为柔性的。因此,其应由柔性材料制成或例如通过向此中间段108提供合适的开槽结构而变得柔性。可使用根据现有技术已知的任何合适的开槽结构。有利地,如图16C所示并且参考图16C解释而使用开槽结构。
在实施方式中,可偏转段106比中间段108更加柔性。
图5A至图5C、图6A至图6C和图7A至图7C所示的结构可遭受缆线90由于管状主体18的弯曲或偏转部分中的楔效应而被卡住。现在这将参考图17A和图17B更详细地解释。
图17A示出在弯曲位置中的管状主体18的可弯曲区12。管状主体18是如在图9A、图9B中进一步详细解释(并且从相对侧观察)的管状主体。图17B示出在由箭头XVIIB指示的位置处穿过此类弯曲管状主体18的横截面。
假设在图17A的情况下,可偏转端17的尖端期望被向下偏转,如在图式的平面中所见。这通过以下方式完成:如图式的表面中所见在位于中间管元件88的下部部分中的缆线90上施加拉力;以及如图式的表面中所见松弛或推动在中间管元件88的上部部分中的缆线90。换句话说,位于下部的缆线90在图17A的图式的表面中从近侧端部朝左拉动,并且位于上部的缆线90从近侧端部松弛,使得它们可在正确的方向上移动。
由于在图17B的横截面位置处的弯曲状态,因此这将在缆线90上导致向下引导的力110、112、120、123、114、118,如图17B所示(这里仅示出位于外部通道96中的缆线上的力)。缆线90越靠近弯曲管状主体18的下侧定位,缆线90上的向下引导的力110、112、120、123、114、118将越大。通道96并非圆形,而是从它们的中心轴线朝向中间管元件88与外管元件86之间的接触区域渐缩,所述中心轴线与缆线90的中心轴线基本上重合。在管状主体18的下侧和中心侧处,所施加力110、112、120和122分别具有分别朝向通道96的所渐缩段99引导的分量111、113、121和123,使得“楔”效应发生并且存在缆线90被夹持的风险,从而会导致缆线90上的纵向摩擦或甚至卡在中间管元件88与外管元件86之间。对于更短的管状主体18和施加在缆线90上的相对小的力,这可能不严重,但对于在使用中(像在结肠镜检查中)已经在许多位置弯曲的更长器械,缆线90上的这种摩擦增加可能会变得更加严重并且阻止了可偏转区17的恰当可偏转性。
如本领域的技术人员可显而易见,此效应还可在可偏转区17自身中发生。
本发明的若干实施方式解决此问题。一种此类解决方案在图7D中示意性地示出,其示出图7A至图7C的实施方式的变型。图7D示出中间管元件88f,其被成形成使得其限定向内引导的缆线通道97。每个缆线通道97由缆线管部分101部分地包围。每两个相邻缆线管部分101经由全部位于围绕中心轴线98的相同圆上的中间管元件部分103互相连接。
内管元件92a设置在中间管元件88f内部。内管元件88f设置有多个周缘105,每个缆线通道97一个周缘105。每个周缘105在一个缆线通道97的面朝中心轴线98的敞开部分中延伸到某一预定程度。此外,每个周缘105沿着内管元件92a的整个长度延伸。每两个相邻周缘105经由全部位于围绕中心轴线98的相同圆上的内管元件部分107互相连接,使得中间管元件部分103与内管元件部分107对齐,使得一个中间管元件部分103触碰一个内管元件部分107。
内管元件92a与中间管元件88f之间可存在缆线通道97的小的渐缩段99,如图7D中指示。然而,由于周缘105稍微延伸到通道97中并且支撑缆线90,因此降低了缆线90卡在这些渐缩段99中的风险。
作为另外的另选方案,内管元件92可设置有多个纵向周缘,每根缆线90两个纵向周缘。此类周缘中的每一个从内管元件92的外表面向外延伸并且沿着管状主体18的整个长度与一个渐缩段99对齐。因此,每根缆线90则由两个此类周缘支撑。
对于其余部分,关于内管元件92的相同属性可应用到内管元件92a。
另一种解决方案可以是在通道96、97中提供附加管,例如,如图14A、图14B所示并且在下文中参考图14A、图14B解释的附加管166。
为了向管状主体18提供足够的旋转刚度和纵向刚度,中间管元件88和内管元件92/92a中的至少一者由金属像合金钢、钴铬合金和制成。
另一种解决方案在图8A、图8B、图8C中示出。图8B是由箭头VIIIB指示的位置处的横截面,并且图8C是管状主体18的尖端段的放大视图。这里,管状主体18包括外管元件130和中间管元件88a。不提供内管元件。另选地,可使用中间管元件88或另一合适的形式而非中间管元88a。
外管元件130被成形成诸如以具有用于容纳缆线90的多个内部通道132。优选地,这些通道132具有圆形横截面,像缆线90。图8C示出不含缆线90的这些通道132。通道132由外管元件130的材料完全包围。而且,通道132在管状主体18的纵向方向上具有盘旋形式。在此实施方式中,所有缆线90在它们的径向方向上由通道132整体封闭。因此,如果如由管状主体18的偏转区17中的缆线90的增加的张力所致,缆线90将经历如从它们自身的中心轴线所见的径向力,它们将由于楔效应而不会经历增加的摩擦或卡在通道132的渐缩部分中,但将始终保持完全由通道132支撑。
另选的外管元件130可被设计成使得其限定朝向中心轴线98的敞开通道132。这些通道132与内部U形部分88a1的内表面一起限定用于缆线90的通道。换句话说,接着,外管元件130设置有多个周缘并且与通道132对齐,每根缆线90两个周缘。每对此类周缘接着在沿着它们的整个长度的两端处支撑一根缆线90。
缆线90可以现有领域已知的方式(例如,通过向缆线90的最远侧端部提供比通道横截面厚得多的更厚的段)固定到外管。这可例如通过以下方式来完成:将珠状元件或褶皱衬套夹持在缆线90的最远侧端部上,所述珠状元件或褶皱衬套在夹持动作之后保持被夹持。
中间管元件88a具有波纹横截面。在所示的实施方式中,其具有被设计成使得它们布置在圆上的六个外部部分88a2以及具有U形的六个内部部分88a1。可应用大于六的任何其他数量。每个U形内部部分88a1连接两个相邻外部部分88a2。外管元件130的内侧被成形成匹配中间管元件88a的外表面。通道132位于外管元件130的至少部分地布置在中间管元件88a的U形内部部分88a1内的向内延伸的部分中。通过此波纹结构,中间管元件88a支撑外管元件130并且通过径向力(通过使管状主体18弯曲所致)或切向力(例如通过在使用中使管状主体18在近侧端部处旋转所致)抵消外管元件130的形变。因此,即使当管状主体18被弯曲并旋转时,其也将尽可能地保持其初始横截面形状,通道132同样如此。因此,缆线90在使用中不会被卡住。
其他管元件130优选地由柔性塑料像聚合物制成,其展示预定旋转刚度、纵向刚度和可制造性。这种管元件可被设计成柔性的而又足够刚性的,使得其可在可偏转区17中偏转并且在柔性区12a中是柔性的。该管元件可通过挤出、3D打印等制成。优选地,所述材料相对于缆线90具有尽可能低的摩擦系数,像UHMWPE和/或TeflonTM的材料。
外管元件130的厚度取决于其应用。对于医疗应用,厚度可在0.02mm至2.0mm、优选地0.03mm至1.0mm、更优选地0.05mm至0.5mm、以及最优选地0.08mm至0.4mm的范围内。外管元件130的内径和外径取决于其应用。对于医疗应用,内径和外径可在0.5mm至20mm、优选地0.5mm至10mm以及更优选地0.5mm至6mm的范围内。外管元件130在通道132之间的位置处的厚度可在0.02mm至2.0mm、优选地0.03mm至1.0mm、更优选地0.05mm至0.5mm、以及最优选地0.08mm至0.4mm的范围内。外管元件130在包括通道132的位置处的厚度可以是0.1mm。通道132具有稍微大于缆线90的直径,因此例如在0.1mm至1.0mm的范围内。
中间管元件88a设置有可偏转区17中的可偏转段和柔性区12a中的柔性段。可使用任何适合的技术实现方式。例如,可使用开槽结构,像在图5A至图5C或图6A至图6C的实施方式的外管元件86中的72和74处所示的开槽结构。另选地,可使用如图7A的波纹中间管元件88中所示的开槽结构106。可能的实现方式在图14A、图14B中示出。
中间管元件88a优选地具有均一厚度并且由金属制成以满足关于管状主体18的旋转刚度、纵向刚度、游隙和可制造性的要求。合适的材料是合金钢,像不锈钢、钴铬合金或形状记忆合金诸如中间管元件88a可通过使具有圆形横截面的初始柱形管成形成期望形式来制成。优选地,所述材料相对于缆线90具有尽可能低的摩擦系数。
中间管元件88a的厚度取决于其应用。对于医疗应用,厚度可在0.02mm至2.0mm、优选地0.03mm至1.0mm、更优选地0.05mm至0.5mm、以及最优选地0.08mm至0.4mm的范围内。中间管元件88a的如由U形内部部分88a1和外部部分88a2的最内点分别限定的相应内径和外径取决于其应用。对于医疗应用,内径和外径可在0.5mm至20mm、优选地0.5mm至10mm、更优选地0.5mm至6mm的范围内。
即使中间管元件88a具有波纹横截面,但实验已表明,中间管元件88a中的开槽结构106的狭槽可通过用激光束进行激光切割来制成,所述激光束可在垂直于中心轴线98并且垂直于中心轴线98或垂直于中间管元件88a的外表面的平面中引导。制成以恰好使相邻元件分离的这些材料可具有优选地在0μm至50μm、更优选地0μm至30μm范围内的宽度。
同样在这里,缆线90可具有0.1mm至1.0mm的厚度。
图9A和图9B所示的实施方式是图8A至图8C所示的实施方式的另选方案。图9B是如由图9A中的箭头IXB限定的横截面视图。这里,管状主体18包括具有均一厚度的外管元件134。外管元件134封闭中间管元件88a。另选地,可使用中间管元件88或另一合适的形式而非中间管元88a。
外管元件134可由任何合适的材料制成,只要其满足关于旋转刚度、纵向刚度和可制造性以及可偏转区17中的可偏转性和柔性区12a中的柔韧性的要求即可。
在图9A和图9B所示的实施方式中,外管元件134类似于图5A至图5C所示的外管元件86。然而,可替代地使用与图5A至图5C或图6A至图6C所示相同的外管元件。
在柔性区12a中,外管元件134具有柔性段74,所述柔性段74具有与图5A(还参看图16B)相同的开槽结构。可替代地使用其他开槽结构。
在可偏转区17中,外管元件134具有可偏转段72,所述可偏转段72具有如图16D中更详细地示出的开槽结构。可替代地使用其他开槽结构。
在尖端段中,在可偏转区17的远侧,外管元件134包括非柔性段78,所述非柔性段78优选地为外管元件134的环形部分,所述环形部分在其中不具有或几乎不具有任何孔或狭槽,使得其无法被弯曲。在非柔性段78的远侧并且连接/附接到所述非柔性段78,外管元件134设置有条138,所述条138在它们之间限定狭槽139。在它们的远侧端部处,条138全部连接/附接到非柔性段140,所述非柔性段140优选地也是外管元件134的环形部分,所述环形部分在其中不具有或几乎不具有任何孔或狭槽,使得其无法被弯曲。优选地,存在与中间管元件88a的外部部分88a2一样多的条138。并且,优选地,每个条138例如通过激光焊接、胶合或硬钎焊或弯曲唇缘/开口连接而附接或连接到一个此类外部部分88a2。
外管元件134还在焊接唇缘75处附接到中间管元件88a。每个焊接唇缘75焊接到中间管元件88a的一个外部部分88a2。外管元件134还可在沿着柔性区12a的其他位置处例如通过将合适的焊接唇缘胶合或硬钎焊或激光焊接到外部部分88a2或者弯曲唇缘/开口连接而附接到中间管元件88a。
外管元件134优选地由金属制成。合适的材料是合金钢,像不锈钢、钴铬合金或形状记忆合金诸如然而,也可选择能够满足关于对于以上解释的狭槽/开槽结构的旋转刚度、纵向刚度、游隙和可制造性的要求的任何其他材料,像塑料、聚合物、复合物或其中可制成铰链的其他可切割材料。
外管元件134的厚度(其优选地为均一的)取决于其应用。对于医疗应用,厚度可在0.02mm至2.0mm、优选地0.03mm至1.0mm、更优选地0.05mm至0.5mm、以及最优选地0.08mm至0.4mm的范围内。外管元件134的直径取决于其应用。对于医疗应用,直径可在0.5mm至20mm、优选地0.5mm至10mm、更优选地0.5mm至6mm的范围内。
外管元件134中的开槽结构72、74的狭槽可通过激光切割制成。制成以恰好使相邻元件分离的这些材料可具有优选地在0μm至50μm、更优选地0μm至30μm范围内的宽度。
内部U形部分88a1封闭通道96(还参看图5B)。而且,这些通道96在管状主体18的纵向方向上可以是笔直的或盘旋的。在此实施方式中,每个通道96容纳衬里142。衬里142的外表面具有如所见从中心轴线98向外引导的第一部分,所述第一部分具有匹配外管元件134的内表面的形状。因此,第一部分具有圆的一部分的形式。衬里142的外表面具有如所见从中心轴线98向内引导的第二部分,所述第二部分具有匹配内部U形部分88a1的内表面的形状。因此,每个衬里142由内部U形部分88a1的内表面或外管元件134的内表面中的任一者牢牢地支撑在所有侧处。此外,每个衬里142填充通道96的渐缩段99,其中外部部分88a2触碰外管元件134。
每个衬里142设置有在纵向方向上延伸并且容纳缆线90的内部通道144。
另选的衬里142可被设计成使得其限定朝向中心轴线98的敞开通道144。这些敞开通道144与内部U形部分88a1的内表面一起限定用于缆线90的通道。敞开通道144的内表面具有圆的一部分的形状以支撑缆线90。
衬里142可作为另外的另选方案由线形元件实现。这种线形元件可具有圆形、卵形、三角形等形状的横截面。
衬里142可由柔性塑料像聚合物制成,其展示预定旋转刚度、纵向刚度和可制造性。另选地,该衬里可由金属(例如,以上提及的金属中的一种)制成。该衬里可通过挤出、3D打印等制成。优选地,所述材料相对于缆线90具有尽可能低的摩擦系数。UHMWPE和/或TeflonTM。该衬里的尺寸是使得它们匹配所选择缆线90、中间管元件88a和外管元件134的那些尺寸。
由于其波纹结构,中间管元件88a通过径向力(通过使管状主体18弯曲所致)或切向力(例如通过在使用中使管状主体18在近侧端部处旋转所致)抵消其自身的形变。因此,由内部U形部分88a1限定的通道96即使当管状主体18沿着其长度在若干位置处弯曲/偏转时也保持它们的形式。当管状主体18沿着其长度弯曲/偏转时,位于这些通道96中的衬里142因此也将保持它们的形式,就像限定在衬里142内的通道144或就像限定在敞开通道144与容纳缆线90的通道96之间的通道。此外,通道96在外部部分88a2触碰外管元件134的位置处的渐缩部分现在由衬里142填充。因此,缆线90在使用中不会经历增加的摩擦或卡在这些渐缩部分中。
在图9A、图9B的实施方式中,外管元件134和中间管元件88a中的至少一者由金属像不锈钢、钴铬合金或形状记忆合金诸如制成。
图9C示出对图9A和图9B中的一者的另选的解决方案。中间管元件88a与图9A和图9B中的一者相同。然而,应用另选的外管元件135。外管元件135设置有多个周缘141,每个缆线通道96一个周缘141。每个周缘141在一个缆线通道96的背对中心轴线98的敞开部分中延伸到某一预定程度。此外,每个周缘141沿着外管元件135的整个长度延伸。每两个相邻周缘141经由全部位于围绕中心轴线98的相同圆上的外管元件部分137互相连接,使得中间管元件部分88a2与外管元件部分137对齐,使得一个中间管元件部分88a2触碰一个外管元件部分137。
外管元件135与中间管元件88a之间可存在缆线通道96的小的渐缩段99,如图9C中指示。然而,由于周缘141稍微延伸到通道96中并且支撑缆线90,因此降低了缆线90经历增加的摩擦或卡在这些渐缩段99中的风险。
对于其余部分,相同属性关于外管元件134(或86)可应用到外管元件135。
在图9C的实施方式中,外管元件135和中间管元件88a中的至少一者由金属像不锈钢、钴铬合金或形状记忆合金诸如制成。它们在沿着它们的长度的预定位置处附接到彼此以向管状主体提供足够的旋转和纵向刚度。
图10A示出本发明的另外的实施方式。该实施方式具有与图9A、图9B的实施方式相同的外管元件134。然而,中间管元件88b具有不同形状。即,中间管元件88b一般具有内部和外部圆形横截面和均一厚度,但具有布置在其外表面中的多个(这里为六个)通道96a。它们具有敞开的U形形状,其敞开端部如所见从中心轴线98面朝外。它们中的每一个容纳缆线90。在它们的内侧处,U形通道优选地具有半圆的形式以恰当地支撑缆线90。朝向中间管元件88b的外表面,U形通道96a具有含垂直于外表面定向的平面横截面的壁。与这种90°取向的高达+/-10%、优选地小于+/-5%的偏差可以是可接受的。
在通道96a之间,中间管元件88b具有含圆形形状的外表面部分88b1,所述外表面部分88b1在管状主体18的组装状态下触碰外管元件134的内表面。外表面部分88b1在预定位置处以与图9A、图9B的实施方式中的外部部分88a2相同的方式(例如,借助于胶合或硬钎焊或唇缘)附接到外管元件134。
通道96a沿着管状主体18的长度可以是笔直的或盘旋的。
中间管元件88b设置有可偏转区17中的可偏转段和柔性区12a中的柔性段。可使用任何适合的技术实现方式。例如,可使用开槽结构,像在图5A至图5C或图6A至图6C的实施方式的外管元件86中的72和74处所示的开槽结构。另选地,可使用如图7A的波纹中间管元件88中所示的开槽结构106。
中间管元件88b优选地具有均一厚度并且优选地由金属制成。合适的材料是合金钢,像不锈钢、钴铬合金或形状记忆合金诸如。然而,也可选择能够满足关于对于以上解释的狭槽/开槽结构的旋转刚度、纵向刚度、游隙和可制造性的要求的任何其他材料。优选地,所述材料相对于缆线90具有尽可能低的摩擦系数,像UHMWPE和/或TeflonTM的材料。
中间管元件88b的厚度取决于其应用。对于医疗应用,不含通道96a的位置中的厚度可在0.3mm至1.5mm、优选地0.4mm至0.8mm、更优选地0.5mm至0.7mm的范围内。
即使由于通道96a的原因中间管元件88b具有厚度变化的横截面,但实验已表明,开槽结构(像中间管元件88b中的72、74、106、136)的狭槽可通过用基本上垂直于中心轴线98引导的激光束进行激光切割来制成。制成以恰好使相邻元件分离的这些材料可具有优选地在0μm至50μm、更优选地0μm至30μm范围内的宽度。
通道96a借助于通过垂直于其外表面引导的激光束对金属管元件进行激光雕刻而在中间管元件88b中制成。中间管元件88b的优点在于,开槽结构和通道96a可用相同激光机在一个单一过程中制成,从而得到能够以合理的成本和高可靠性生产的中间管元件88b。可替代地使用其他技术。例如,可使用3D激光打印,或可通过挤出制成中间管元件88b。
同样在这里,缆线90可具有0.1mm至1.0mm的厚度。
由于其实质上圆形横截面,中间管元件88b通过径向力(通过使管状主体18弯曲所致)或切向力(例如通过在使用中使管状主体18在近侧端部处旋转所致)抵消其自身的形变。此外,在不含通道96a的位置处,中间管元件88b的厚度可相当大,这对于其旋转刚度、纵向刚度和由开槽结构制成的铰链的强度是有利的。这在中间管元件88b由金属制成时尤其正确。因此,由U形通道96a限定的通道96a即使当管状主体18沿着其长度在若干位置处弯曲/偏转时也保持它们的形式。此外,通道96a在U形通道96a与外部部分88b1相遇的位置处不具有渐缩部分。因此,缆线90不会经历增加的摩擦或卡在从U形通道96a到外部部分88b1的过渡区域中。
本领域的技术人员将理解,通道96a可设置在中间管元件88b1的内表面上而非设置在外表面上或除了设置在外表面上之外。如果应用在其内表面上,则应也应用内管元件92。
在图10A的实施方式中,外管元件134和中间管元件88b中的至少一者由金属像不锈钢、钴铬合金或形状记忆合金诸如制成。它们在沿着它们的长度的预定位置处附接到彼此以向管状主体提供足够的旋转和纵向刚度。
图10B示出另外的另选实施方式。这里,内管元件88c在其外表面中具有多个(这里为六个)通道96b,所述外表面具有半圆的横截面,如由外部部分88c1限定。在这些外部部分88c1之间,中间管元件88c具有外部部分88c2,所述外部部分88c2与图10A所示的外部部分88b1具有可比的或相同的横截面。对于其余部分,中间管元件88c可与图10A的中间管元件88b相同。通道96b可被成型成使得它们的横截面形成圆的更小部分或更大部分。
在图10B中,外管元件134a具有实质上均一的厚度,但在其内表面中设置有多个(这里为六个)通道148,所述内表面具有优选地为半圆的横截面,如由内部部分134a1限定。在这些内部部分134a1之间,外管元件134具有含圆形横截面的外部部分134a2。通道148可以是形成在外管元件134a的内表面中的纵向狭槽。对于其余部分,外管元件134可与图10A的外管元件134相同。通道148可被成型成使得它们的横截面形成圆的更小部分或更大部分,只要一个通道96b与其配对通道148一起形成具有圆形横截面的一个通道146即可。外管元件134a例如由塑料制成并且可通过挤出或3D打印技术制造。
一个通道96b和一个通道148一起形成容纳一根缆线90(图10B未示出)的具有圆形横截面的一个通道146。也可应用除了圆形以外的其他横截面。每个此类通道146在管状主体18的纵向方向上可以是笔直的或盘旋的。
图10B的结构可被设计成诸如关于纵向刚度和旋转刚度与图10A的结构具有相同优点。通道96b借助于通过垂直于其外表面引导的激光束对金属管元件进行激光雕刻而在中间管元件88c中制成。中间管元件88c的优点在于,开槽结构和通道96b可用相同激光机在一个单一过程中制成,从而得到能够以合理的成本和高可靠性生产的中间管元件88c。可替代地使用其他技术。例如,可使用3D激光打印,或可通过挤出制成中间管元件88b。
在图10B的实施方式中,外管元件134a和中间管元件88c中的至少一者由金属像不锈钢、钴铬合金或形状记忆合金诸如制成。它们在沿着它们的长度的预定位置处附接到彼此以向管状主体提供足够的旋转和纵向刚度。
图11A、图11B、图11C、图11D、图11E、图11F示出其中缆线90被除了中间管元件以外的其他切向阻挡件阻止而无法切向移动的实施方式。图11B示出穿过图11A的实施方式的垂直于中心轴线98的横截面,如由图11A中的箭头XIB指示。图11D示出穿过图11C的实施方式的垂直于中心轴线98的横截面,如由图11B中的箭头XID指示。图11F示出穿过图11E的实施方式的垂直于中心轴线98的横截面,如由图11E中的箭头XIF指示。
在图11A、图11B的实施方式中,外管元件134与图9A中相同。如图所示,在图11A和图11B的实施方式中,条138被实现为两种不同类型,即,交替的条138a和138b。条138a被设计成使得其在远侧端部处附接到环形部分140。在其近侧端部145处,条138a与环形部分78断开连接。此外,近侧端部145可设置有附加唇缘147。在两端处存在与条138a相邻的条138b,所述条138b分别在它们的远侧端部和近侧端部两者处分别附接到环形部分140和环形部分78。在所示的实施方式中,存在三个条138a和三个条138b。然而,可应用其他数量。
实施方式具有六根相邻缆线90(可应用其他数量)。它们中的每一个容纳在管131。这些管131是柔性的,并且在实施方式中接触内管元件92和外管元件134两者,使得它们稍微夹持在内管元件92与外管元件134之间。这些管131中的每一个具有容纳一根缆线90的内部中空通道。这些中空通道的横截面大小是使得它们内部的缆线90能够以尽可能低的摩擦在纵向方向上自由移动。
在纵向方向上,内部具有它们的缆线90的管131中的每一个可完全线性地或盘旋地延伸以出于以上解释的目的向缆线90提供沿着主体18的切向旋转的位置。
管131的横截面形式可以是圆形,如图11B所示。然而,本发明不限于这种实现方式。管的横截面可以是卵形、三角形等。这也适用于它们内的中空通道。
管131可由在条138a、138b下方从可偏转区17纵向延伸的例如由金属制成的线圈实现,如图11A所示。金属可以是合金钢,像不锈钢、钴铬合金、NitinolTM等。在这种情况下,条138b的唇缘147中的每一个优选地被焊接到一个管131。通过这样做,在条138a、138b的位置处,管131和缆线90被阻止而无法相对于外管元件134进行切向旋转。为了阻止管131和缆线90沿着整体主体18相对于外管134此类切向旋转,管131还在沿着管状主体18的其他位置处附接到外管元件134。此类附接的数量取决于所需旋转刚度和游隙以及中间区12a的柔韧性。此外,到外管134的此类附接支持纵向刚度。因此,这里,管131充当缆线90的切向旋转阻挡件。
管131可另选地由合适的其他材料(包括聚合物、UHMWPE和/或TeflonTM)制成。这些材料无法被焊接到外管元件134。因此,其他切向阻挡件应被应用以防止管131相对于外管134进行切向旋转。此类切向阻挡件可由布置在沿着外管元件134的预定位置处并且朝向中心轴线98向内弯曲以便固定管131的切向位置的唇缘实现。另选方案可以是外管元件134在其内表面上设置有纵向周缘,所述纵向周缘可各自朝向中心轴线98渐缩并且接触两个相邻管131以便固定管131的切向位置。内管92也可在其外表面上设置有此类切向阻挡件,例如,呈在预定位置处的纵向周缘或延伸部的形式。此类(附加)切向阻挡件还可在管131由金属制成的情况下应用。
据观察,其中外管元件134在其内表面上具有此类周缘的实施方式对应于参考图8A至图8C解释的其中外管元件130被设计成使得其限定朝向中心轴线98的敞开通道132的另选的实施方式。
缆线90可设置有褶皱衬套,像褶皱衬套143(参看图19A和图19B)。
图11C、图11D示出另外的另选实施方式。这里,主体18包括如参考稍早图解释的外管元件134和内管元件92。据观察,参考外管元件134解释此实施方式。然而,可替代地使用例如如这里解释的任何其他外管元件。相邻缆线90通过切向间隔件元件133彼此分离。它们可被实现为柔性管、柔性和可拉伸缆线等。柔性管133可以是中空的或实心的。它们优选地由向缆线90提供尽可能低摩擦的材料(例如,聚合物、UHMWPE和/或TeflonTM)制成。然而,它们还可由合金钢像不锈钢、钴铬合金、NitinolTM等制成。它们可被制造为线圈,如图11C所示。它们的主要功能是防止缆线90在器械的操作中的切向移动/旋转。因此,切向间隔件元件133应在它们的横截面方向上具有如通过器械的应用所确定的最小刚度。
而且,缆线90和切向间隔件元件133可在主体18的纵向方向上线性地延伸或可盘旋到某一预定程度,如上所解释。
切向间隔件元件133在由金属制成时优选地例如通过激光焊接而在沿着主体18的预定位置处附接到外管元件134和/或内管元件92以向缆线90提供合适的切向阻挡效应。另选地或除此之外,外管元件134设置有切向阻挡件以阻止切向间隔件元件133相对于外管134切向旋转。此类切向阻挡件可由布置在沿着外管元件134的预定位置处并且朝向中心轴线98向内弯曲以便固定切向间隔件元件133的切向位置的唇缘实现。另选方案可以是外管元件134在其内表面上设置有纵向周缘,所述纵向周缘可各自朝向中心轴线98渐缩并且接触相邻对的一根缆线90和一个切向间隔件元件133以便固定它们的切向位置。内管92也可在其外表面上设置有此类手段,例如,呈在预定位置处的纵向周缘或延伸部的形式。
在图11A、图11B、图11C、图11D的实施方式中,外管元件134和内管元件92中的至少一者由以上提及的金属中的一种制成并且附接到管131/切向间隔件133。
图11E、图11F示出具有切向间隔件元件149的另一实施方式。图11E、图11F示出外管元件134的一小部分。然而,可替代地使用例如如这里解释的任何其他外管元件。外管元件134的小部分可位于沿着其纵向方向的任一处。
图11E示出放大3D视图,而图11F示出垂直于中心轴线98的横截面,如由图11E中的箭头XIF指示。
相同实施方式具有六根缆线90,然而,可应用任何其他期望数量。如前所解释,缆线90可从主体18的近侧端部线性地或盘旋地延伸到远侧端部,如上所解释。每对相邻缆线90通过唇缘149互相分离,从而形成界限间隔件元件。唇缘149可通过在外管元件134中激光(或水)切割合适的狭槽157来形成。每个唇缘149通过条153附接到外管元件134的主体。与条153相反,每个唇缘149的切向宽度可大于条153的切向宽度。每个唇缘149向内弯曲,使得其内表面159(参看图11F)接触内管元件92。由于唇缘149从外管元件134被切割,因此其内表面具有匹配所述内表面接触的内管元件92的外表面的圆形形状的圆形形状。没有严格要求将唇缘149附接到内管元件92,但可根据需要例如通过激光焊接或胶合或硬钎焊这样做。这种附接将使内管元件92和外管元件134相对于彼此不可旋转。此效应还可通过向唇缘149提供配合到内管元件92中的孔中的唇缘延伸部来形成。这种孔可以是空腔,但可另选地为通孔。这将参考图11H进一步解释。
两个相邻唇缘149的切向侧161之间的切向距离被设计成使得缆线90可在主体18的纵向方向上自由移动。所有唇缘149向内弯曲到它们还会形成用于缆线90的径向间隔件的程度。即,它们在内管元件92的外表面与外管元件134的内表面之间形成径向距离,使得缆线90可在主体18的纵向方向上自由移动。内管元件92的外表面与外管元件134的内表面之间的径向距离例如在比缆线90的直径大2%至30%的范围或优选地大2%至15%的范围内。
在实施方式中,内管元件92的外表面与外管元件134的内表面之间的径向距离稍微大于外管元件134并且因此唇缘149的厚度,例如,在大2%至30%的范围或优选地大2%至15%的范围内。然而,本发明不限于此类实现方式。
唇缘149的此类唇缘在沿着外管元件134的预定纵向距离处诸如以形成用于缆线90的通道。如果缆线90需要围绕主体18盘旋,则此类唇缘149的后续集合将切向地偏移以提供期望盘旋形式。
图11G示出根据本发明的器械的另外的实施方式。相同参考标号是指与前述图中相同的元件。实施方式是图11E和图11F中的一者的另选方案。
图11G示出穿过器械的与图11F的横截面类似的横截面。与图11E和图11F的实施方式的差异在于,其包括两个相邻唇缘149之间的两个管131。每个管131形成用于导引缆线90的通道。将缆线90封闭在管131中具有降低可移动缆线90的摩擦的效应(相邻缆线不会彼此触碰)。同时,在每根缆线90将存在一个唇缘149的情形中,唇缘149可被制造得更宽。
唇缘149可朝向内管元件92向内弯曲到这样的程度:多个唇缘149夹持内管元件92,使得内管元件92由于施加的摩擦而难以相对于外管元件134旋转。为了增加此效应,可另选地将唇缘149焊接或胶合到内管元件92。作为另外的另选方案,如图11H示意性地示出,唇缘149可设置有唇缘延伸部154,所述唇缘延伸部154被插入内管元件92中的合适的空腔或通孔中。这可与焊接或其他附接手段(胶合)组合。
在图11E至图11H的实施方式中,外管元件134优选地由合适的金属制成以有利于唇缘149的向内弯曲并且确保它们保持在向内弯曲的位置。合适的材料是合金钢,像不锈钢、钴铬合金或形状记忆合金诸如。外管元件134和内管元件92以及缆线90的厚度可与其他实施方式中相同。
在图12的实施方式中,管状主体18具有中间管元件88d和外管元件150。中间管元件88d具有与中间管元件88类似的横截面。该中间管元件的结构设置有外部部分88d2和内部部分88d1。内部部分88d1具有圆形部分的横截面。外部部分88d2具有含部分圆形横截面的外表面并且触碰外管元件150的内部部分150b。
外管元件150还具有波纹横截面。即,除了内部部分150b之外,其包括外部部分150a。每个外部部分150a具有圆形部分的横截面并且与一个内部部分88d1相反地布置。因此,每个外部部分150a形成与通道96相反的通道151,这两个通道一起形成用于容纳一根缆线90的通道152(图12未示出)。
因此,中间管元件88d被设计成诸如容纳一根缆线90的仅一部分。对于其余部分,中间管元件88d可具有与中间管元件88或88a相同的结构和特征。中间管元件88d可通过使具有圆形横截面的初始柱形管成形成期望形式来制成。
外管元件150被设计成诸如容纳一根缆线90的一部分。对于其余部分,外管元件150可具有与外管元件86或134相同的结构和特征。外管元件150可通过使具有圆形横截面的初始柱形管成形成期望形式来制成。
从中间管元件88d的内部部分88d1到外部部分88d2的过渡可能由于制造过程而稍微弯曲。类似地,从外管元件150的内部部分150b到外部部分150a的过渡可能由于制造过程而稍微弯曲。因此,在中间管元件88d的外部部分88d2与外管元件150的内部部分150b相遇的区域中,通道152可展示小的渐缩部分,这可触发缆线90在管状主体18被弯曲或偏转的位置处的一定堆叠效应。
为了防止此类潜在堆叠效应,柔性管可被插入其中布置一根缆线90的每个通道152中。这可以是柔性管,像图14A、图14B所示的柔性管166。柔性管可被实现为柔性线圈。另选地,材料像衬里可用于填充渐缩部分。
内部部分150b以与在图9A、图9B中外管元件134附接到中间管元件88a的外部部分88a2类似的方式在预定位置处附接到外部部分88d2。
在根据图12的实施方式中,外管元件150和中间管元件88d中的至少一者由以上提及的金属中的一种制成。
图13A和图13B所示的实施方式具有单个中间管元件88e。为了其恰当的运作,无需外管元件和/或内管元件。当然,由于电气或灭菌要求,可在中间管元件88e内部和/或外部提供合适的衬里(例如,由塑料制成)。图13B是如由图13A中的箭头XIIIB限定的横截面视图。
中间管元件134由以上提及的材料中的任一种制成以满足关于旋转刚度、纵向刚度和可制造性以及可偏转区17中的可偏转性和柔性区12a中的柔韧性的要求。
在柔性区12a中,中间管元件88e具有柔性段74,所述柔性段74可由如图5A(还参看图16B)所示的开槽结构制成。可替代地使用其他开槽结构。
在可偏转区17中,中间管元件88e具有可偏转段156,所述可偏转段156具有如图16D中更详细地示出的开槽结构。可替代地使用其他开槽结构。
在尖端段中,在可偏转区17的远侧,中间管元件88e包括非柔性段164,所述非柔性段164优选地为中间管元件88e的环形部分,所述环形部分在其中不具有或几乎不具有任何孔或狭槽,使得其无法被弯曲。在非柔性段164的远侧并且连接/附接到所述非柔性段78,中间管元件88e设置有条160,所述条160在它们之间限定狭槽158。在它们的远侧端部处,条160全部连接/附接到非柔性段162,所述非柔性段162优选地也是中间管元件88e的环形部分,所述环形部分在其中不具有或几乎不具有任何孔或狭槽,使得其无法被弯曲。优选地,存在与缆线90一样多的条160和狭槽158。
中间管元件88e具有波纹横截面。该中间管元件设置有外部部分88e2和内部部分88e1。外部部分88e2限定中间管元件88e的外周并且可位于圆上。相邻外部部分88e2借助于一个内部部分88e1连接到彼此。内部部分88e1具有几乎整体圆的横截面。即,在内部部分88e1与外部部分88e2相遇的位置处,内部部分88e1具有触碰彼此诸如以形成实质上封闭的通道96的相对侧。每个通道96容纳一根缆线90并且在纵向方向上可以是笔直的或盘旋的。
从中间管元件88e的内部部分88e1到外部部分88e2的过渡可能由于制造过程而稍微弯曲。因此,在内部部分88e1的两个相对侧触碰彼此的区域中,通道96可展示小的渐缩部分,这可触发缆线90在管状主体18被弯曲或偏转的位置处的一定堆叠效应。
为了防止此类潜在堆叠效应,柔性管可被插入其中布置一根缆线90的每个通道96中。这可以是柔性管,像图14A、图14B所示的柔性管166。另选地,某一形式的衬里可用于填充渐缩部分。柔性管可被实现为柔性线圈。
中间管元件88e的厚度(其优选地为均一的)取决于其应用。对于医疗应用,厚度可在0.02mm至2.0mm、优选地0.03mm至1.0mm、更优选地0.05mm至0.5mm、以及最优选地0.08mm至0.4mm的范围内。中间管元件88e的直径取决于其应用。对于医疗应用,直径可在0.5mm至20mm、优选地0.5mm至10mm、更优选地0.5mm至6mm的范围内。
中间管元件88e中的开槽结构156的狭槽可通过如上指示的激光切割制成。制成以恰好使相邻元件分离的这些材料可具有优选地在0μm至50μm、更优选地0μm至30μm范围内的宽度。
由于其波纹结构,中间管元件88a通过径向力(通过使管状主体18弯曲所致)或切向力(例如通过在使用中使管状主体18在近侧端部处旋转所致)抵消其自身的形变。因此,由内部U形部分88e1限定的通道96即使当管状主体18沿着其长度在若干位置处弯曲/偏转时也保持它们的形式。
图14A、图14B再一次示出图8A、图8B、图8C、图9A、图9B的中间管元件88a。而图8A至图8C示出专门设计的外管元件130,并且图9A、图9B示出专门设计的衬里142以防止缆线90卡在通道96的渐缩区域中。图14A、图14B示出另选的解决方案。即,在图14A、图14B的实施方式中,附加管166设置在每个通道96中。每个此类管166容纳一根缆线90。
管166由合适的材料制成并且具有合适的厚度,使得它们满足关于纵向和径向刚度以及与缆线90的摩擦的某些预定要求。实例是超高密度聚乙烯。由于其低摩擦,这种材料还将简化一旦准备好就将缆线90插入中间管元件的通道中。管166可变得牢固而又足够柔性,以允许可偏转区17和柔性段12a在使用中以可接受力偏转/弯曲,同时仍实质上保持它们的横截面形状。
在图14A所示的实施方式中,中间管元件88a设置有可偏转段106,所述可偏转段106具有与在图7A的中间管元件88中应用的开槽结构相同的开槽结构。
管166具有圆形横截面并且具有优选地均一厚度。它们可由合适的塑料像聚合物制成。另选地,它们可由合金钢像不锈钢、钴铬合金或形状记忆合金诸如制成。根据需要,管166可设置有开槽结构以增加它们的柔韧性。对于医疗应用,典型厚度可在0.05mm至0.5mm、优选地0.05mm至0.3mm的范围内。
附加管166本身可用作控制可操纵器械的远侧端部处的如由近侧端部处的合适的操纵构件控制的功能的元件。
图15A、图15B示出可操纵器械的近侧端部的实现方式实例。图15B示出图15A所示的结构的横截面视图。
在其近侧端部处,缆线90可由任何合适的操纵机构控制(即,拉动)。此类操纵机构可例如是布置在近侧的可偏转区(像布置在远侧的可偏转区17)并且以合适的方式附接到缆线90。另选地,近侧操纵机构可借助于机器人实现。作为另外的实例,近侧操纵机构可被实现为具有球形操纵装置180的操纵装置168。这种操纵装置168可具有任何合适的设计。图15A、图15B中示出实例。
操纵装置168包括外壳169。外壳169朝向其远侧端部渐缩并且在直径上朝向其近侧端部增加。在实例中,外壳169具有围绕中心轴线对称的锥形形状。外壳169封闭中空空间171并且朝向其远侧端部和近侧端部两者敞开。
在其远侧端部处,中空空间171在容纳管状主体18的近侧端部部分的通道中终止。在其近侧端部处,外壳169连接/附接到支撑构件172。支撑构件172具有在其中心轴线处的容纳管状构件18的最近侧端部的通道173。夹持环形元件187在通道173内包围管状主体18诸如以将管状主体18夹持在通道173内。管状主体18可以任何其他方式附接到支撑构件172,使得其沿着外壳169的中心轴线从支撑构件172的远侧端部延伸。在实施方式中,不应用外壳169。
支撑构件172具有朝向其近侧端部的中空空间174。在此中空空间174内,支撑构件172包括在近侧方向上延伸的销形构件176。在其最近侧端部处,销形构件176设置有具有球形外表面的球形构件181。通道173沿着支撑构件172的中心轴线延伸穿过此销形构件176和球形构件181。在球形构件181内,通道173具有朝向近侧端部增加的直径诸如以限定锥形空间177。
支撑构件172支撑球形操纵构件180。操纵构件180具有部分球形外表面,所述部分球形外表面围绕球形操纵构件180的中心轴线对称并且由支撑构件172的合适设计的近侧内表面部分支撑。球形操纵构件180具有由支撑构件172的球形构件181支撑的球形内表面182。
中空空间174被设计成使得球形操纵构件180可围绕球形构件181朝向和远离支撑构件172的中心轴线旋转,使得球形操纵构件180的中心轴线在任何期望方向上从支撑构件172的中心轴线偏转。在实施方式中,球形操纵构件180和支撑构件172被布置成使得如果球形操纵构件180在切向方向上围绕其中心轴线旋转,则支撑构件172和外壳169也被迫使围绕它们的中心轴线与管状主体18一起旋转。这可例如通过向球形构件180和支撑构件172提供合适的配合狭槽和脊/销来实现。
在其近侧处,球形构件180设置有缆线紧固机构175。在所示的实施方式中,缆线紧固机构175包括具有多个狭槽的凸缘。每个狭槽容纳并夹持一根缆线90的近侧端部。这可以本领域已知的若干方式完成。关于具体实现方式不存在限制。除了凸缘175之外的其他结构可被实现以提供此夹持效应。
如图15B所示,球形181中的通道173朝向其近侧端部变宽并且限定朝向近侧端部的锥形形状的空间177。
在其中心轴线处,球形构件180具有容纳中空管183的远侧端部的通道179。中空管183的近侧端部由旋转元件像旋钮185容纳。中空管183连接到球形构件180和旋钮185,使得当旋钮185围绕其中心轴线旋转时,中空管183和球形构件180也围绕它们的中心轴线旋转。因此,旋转旋钮185使整个操纵装置168旋转相同角度量。同理适用于管状主体18,原因是通过夹持环形元件187将管状主体18固定或夹持到支撑构件172。
在内部,旋钮185具有中空空间,所述中空空间容纳附接到致动缆线184的近侧端部的缆线紧固构件189。致动缆线184朝向其最远侧端部延伸穿过中空管183、球形构件180的通道179、支撑构件172的通道173和管状主体18的细长通道94。在管状主体18的最远侧端部处,致动缆线184连接或附接到工具,使得致动缆线184的纵向移动操作工具,例如,夹钳2的钳口。这对于本领域的技术人员是已知的并且这里无需进一步解释。
当球形构件180旋转成使得其中心轴线从支撑构件172的中心轴线偏转时,致动缆线184由于致动缆线184延伸穿过的锥形形状的空间177也可能在球形构件181内偏转。
柄部3被示出为包括可由手的两根指头操作的旋转旋钮186和两个钳口190。旋转旋钮186例如通过螺纹连接或卡口式连接而连接到旋转旋钮185。即,通过使旋转旋钮186旋转、同时接着柄部3的其余部分保持其取向来迫使旋转旋钮185旋转。
柄部3包括致动杆188,所述致动杆188可在缆线紧固构件189上,使得致动杆188的任何纵向移动转变成缆线紧固构件189并且因此致动缆线184的纵向移动。致动杆188自身由把手190操作。本发明不限于如图15A和图15B所示的柄部。也可应用本领域已知的其他合适的柄部。
当纵向通道94不是用于容纳致动缆线184而是用于其他目的时,中空管183的近侧端部可例如连接或附接到另一装置而非连接到柄部3。例如,纵向通道94可容纳用于向管状主体18的远侧端部处的电气工具供应电流的电缆线或者用于供应或排出气体和或液体的不透气体和/或液体的管。
柄部3的操作者可执行以下动作。
操作者可用两根指头操作把手190诸如以纵向地移动致动缆线184,所述致动缆线184接着在管状主体18的远侧端部处致动工具2。
操作者可使旋转旋钮186旋转并且由此使整个操纵装置168和管状主体18旋转。在所示的实施方式中,致动缆线184也将接着旋转,同时缆线紧固构件189接着相对于致动杆188旋转,因此允许钳口190保持它们的取向。管状主体18的此类旋转甚至围绕管状主体18的在使用中被弯曲/偏转的部分被传输到管状主体18的远侧端部,如本领域的技术人员显而易见。管状主体18的远侧端部处的工具2附接或连接到管状主体18,其方式为使得与管状主体18一起旋转。因此,可通过旋转旋钮185、186来旋转工具。当然,根据需要,可使用其他旋转机构,像从旋钮185、186延伸到远侧端部处的工具的柔性杆。这种柔性杆可以是中空管。可使用一个旋钮而非两个旋钮185、186。一个或多个旋钮可位于柄部3上的其他地点。
操作者可使中空管183从管状主体18的中心轴线偏转,如由两个箭头192a、192b指示,接着使球形构件180围绕如由球形构件181的中心点限定的旋转点旋转。通过此旋转,缆线90中的连接到移动到器械的近侧方向的凸缘175的一部分的一些被拉动,而在远侧方向上移动的其他缆线90被松弛。如本领域的技术人员显而易见,这转变成一些缆线90移动到近侧方向,接着使管状主体18的在远侧端部处连接到这些缆线90的可偏转区17发生弯曲/偏转。优选地,存在三根或更多根缆线90,所述三根或更多根缆线90切向地等距分布,使得可偏转区17可在所有方向上偏转。
在所示的情形中,缆线90在凸缘175上的距管状主体18的中心轴线比缆线90在可偏转区17处的连接点相距更大距离的位置处连接。
现在将参考图16A至图16D更详细地解释可用于外管元件、中间管元件和/或内管元件的可偏转/柔性段中的开槽结构的一些实例。这些可偏转/柔性段中的若干可偏转/柔性段已经在WO2018/067004中更详细地示出和解释。而且,这里可使用WO2018/067004的其他开槽结构。据观察,这里的术语“开槽结构”是指具有延伸穿过材料的整体厚度的一个或多个狭槽的结构。
图16A更详细地示出开槽结构72。此开槽结构72如在左手侧所示包括管元件中的周向狭槽73。狭槽73周向地延伸。
狭槽73具有均周向地延伸的两个相对侧壁。狭槽73具有弯曲狭槽85,所述弯曲狭槽85从一个此类侧壁纵向地(这里在远侧方向上)延伸并且成型为沿着具有中心点83的圆的一部分的通道。成形为圆的一部分并且匹配弯曲狭槽85的形式的唇缘87从相对侧壁延伸到此弯曲狭槽85中。
狭槽73具有另外的弯曲狭槽81,所述另外的弯曲狭槽81从一个侧壁纵向地(这里在远侧方向上)延伸并且成型为沿着相同圆的一部分的通道,弯曲狭槽85沿着所述通道延伸。成形为圆的一部分并且匹配弯曲狭槽81的形式的唇缘79从相对侧壁延伸到此弯曲狭槽81中。
对称地位于唇缘87、79之间的开槽结构包括凸起段77,所述凸起段77具有抵靠相对定位的凹入圆形段75。凸起段77和凹入段75具有匹配的圆形外表面,使得凸起段77可在凹入段75中围绕中心点83旋转。
在管元件的在切向方向上旋转开180°的另一侧处,开槽结构与两个另外的唇缘以及配对的凸起段和凹入段具有相同的形状。因此,管元件的在狭槽73的任一侧处的两个部分可相对于彼此围绕两个中心点83“旋转”,使得它们相对于彼此偏转。唇缘79、87在此类旋转期间在弯曲狭槽81、85中移动并且不提供附加摩擦。当使整体管元件围绕其纵向中心轴线旋转时,唇缘79、87向管元件提供附加切向稳定性。这对于增加扭矩刚度是重要帮助。它们限定如由包围唇缘79、87的狭槽81、85的宽度确定的预定切向游隙。
在下文中,将更详细地解释包括至少一个铰链诸如以允许管元件围绕至少一个铰链弯曲的管元件。至少一个铰链结构包括开槽结构,从而允许通过旋转所述至少一个铰链而使铰链的相对管元件部分弯曲到预定最大角度。铰链在开槽结构的任一侧处的相对部分通过被设计成诸如在铰链旋转时折断的一个或多个断裂元件附接到彼此。
如图16A所示,凸起段77与凹入段75之间的狭槽73被中断一次或多次,使得凸起段77和凹入段75通过一个或多个小桥89连接到彼此。这些小桥89操作为“断裂元件”,如参考图18A至图18C将更详细地解释。即,当器械被制造而成但过于脆弱以致一旦用预定力使凸起段77相对于凹入段75旋转就会折断时有意制成这些断裂元件89。在折断之前,断裂元件89向管元件提供预定附加刚度,使得当将所述管元件插入另一个管元件内或将另一个管元件插入所述管元件中时能够更容易地机动所述管元件。一旦折断,断裂元件89就不再起作用并且凸起段77可在凹入段75中自由旋转。
在远离狭槽73的预定纵向距离处,管元件包括相同的狭槽,不过相对于狭槽73在切向方向上旋转90°。因此,在所述预定纵向距离处提供两个另外的旋转点,管元件可围绕所述两个另外的旋转点旋转,不过在垂直于中心点83所允许的旋转方向的方向上。
在远离狭槽73的另外的预定纵向距离处,如由狭槽73限定的结构再次重复,但现在与由狭槽73形成的结构相同。这些交替的结构在纵向方向上重复若干次。因此,管元件包括在远离彼此的预定纵向距离处的90°切向旋转的旋转中心,从而允许管元件在所有方向上偏转。
图16B示出参看图6A和图9A的开槽结构74的实施方式。该开槽结构具有包括中间段282的周向狭槽243和包括中间段280的周向狭槽245。
图16B示出周向狭槽245在一个端部处在纵向狭槽219中终止的方式。存在与纵向狭槽219相反的另外的纵向狭槽217。纵向狭槽217、219限定纵向桥215的侧。
在其另一个端部处,周向狭槽245在一位置结束,所述位置在切向方向上从纵向狭槽219旋转开90°与160°之间。中间段280包括具有U形的部分。U形由通过基部侧连接到彼此的两个平行长侧限定。两个长侧均为弯曲的,优选地使得一个长侧的弯曲形状与第一圆C1的一部分重合。第二长侧具有优选地与第二圆C2的一部分重合的弯曲形状。第一圆C1和第二圆C2优选地具有与桥215的中心点重合的共同中心点。这如下实现。
中间段280经由第一弯曲狭槽288可连通地连接到周向狭槽245。此外,中间段280经由第二弯曲狭槽290可连通地连接到周向狭槽245。第一弯曲狭槽288可具有与第二弯曲狭槽290相同的或不同的长度。第一弯曲狭槽288可比第二弯曲狭槽290短。第一弯曲狭槽288在周向狭槽245的第一端部与第二端部之前延伸。第二弯曲狭槽290在周向狭槽245的第一端部与第二端部之间延伸,其中第一弯曲狭槽288的第二端部经由中间狭槽292可连通地连接到第二弯曲狭槽290的第二端部。第一弯曲狭槽288和第二弯曲狭槽290围绕桥215弯曲。即,第一弯曲狭槽288和第二弯曲狭槽290的凹入侧面朝桥215的纵向狭槽219。
第一弯曲狭槽288沿着第一圆C1在其第一端部与第二端部之间延伸,其中第一圆C1具有与桥215的中心点重合的中心。第二弯曲狭槽290沿着第二圆C2在其第一端部与第二端部之间延伸,其中第二圆C2具有与圆C1相同的中心。
图16B示出周向狭槽243在一个端部处在纵向狭槽217中终止的方式,所述纵向狭槽217如以上观察与纵向狭槽219一起形成桥215。
在其另一个端部处,周向狭槽243在一位置结束,所述位置在切向方向上从纵向狭槽217旋转开90°与160°之间。中间段282包括具有U形的部分。U形由通过基部侧连接到彼此的两个平行长侧限定。两个长侧均为弯曲的,优选地使得一个长侧的弯曲形状与第一圆C1的一部分重合。第二长侧具有优选地与第二圆C2的一部分重合的弯曲形状。这如下实现。
中间段282经由第三弯曲狭槽298可连通地连接到周向狭槽243。此外,中间段282经由第四弯曲狭槽200可连通地连接到周向狭槽243。第三弯曲狭槽298可具有与第四弯曲狭槽200相同的或不同的长度。第三弯曲狭槽298可比第四弯曲狭槽200短。第三弯曲狭槽298在周向狭槽243的第一端部与第二端部之前延伸。第四弯曲狭槽200在周向狭槽243的第一端部与第二端部之间延伸,其中第三弯曲狭槽298的第二端部经由中间狭槽202可连通地连接到第四弯曲狭槽200的第二端部。第三弯曲狭槽298和第四弯曲狭槽200围绕桥215弯曲。即,第三弯曲狭槽298和第四弯曲狭槽200的凹入侧面朝桥215的纵向狭槽217。
第三弯曲狭槽298沿着第一圆C1在其第一端部与第二端部之间延伸。第四弯曲狭槽200沿着第二圆C2在其第一端部与第二端部之间延伸。
因此,第一中间段280限定U形,所述U形封闭在如由圆Cl和C2限定的第一圆形方向上延伸的第一唇缘286。第二中间段282限定U形,所述U形封闭在同样如由圆C1和C2限定的第二圆形方向上延伸的第二唇缘284,不过在第一唇缘286的相反方向上。
周向狭槽243和245均围绕管元件延伸超过图16B的视图的侧边,即,朝向管元件的在图16B中不可见的侧边。
管元件包括两个另外的周向狭槽513和549。周向狭槽513和549分别具有分别与周向狭槽245和243相同的形状,然而,它们围绕管元件在切向方向上旋转180°。因此,两个另外的周向狭槽513和549限定另外的纵向桥,所述另外的纵向桥的形状像纵向桥215并且相对于纵向桥215在切向方向上旋转180°精确地定位。
周向狭槽513部分地平行于周向狭槽243延伸,使得它们限定切向桥244。因此,周向狭槽243和513均在相对于垂直于管元件的中心轴线的平面稍微成角度的平面中延伸。类似地,周向狭槽549部分地平行于周向狭槽245延伸,使得它们限定切向桥246。因此,周向狭槽245和549也在相对于垂直于管元件的中心轴线的平面稍微成角度的平面中延伸。
在周向狭槽243、245、513和549的两个纵向侧处的管元件的部分可相对于彼此偏转,原因是纵向桥215和与纵向桥215相反的另外的纵向桥的中心点操作为旋转点。通过围绕纵向桥的中心点的这种偏转,取决于偏转方向,周向狭槽245和549将封闭,并且周向狭槽243和513将进一步敞开,或正好相反。由于唇缘284和286可在圆形通道中围绕相同中心点自由移动,因此它们不会或几乎不会在此类偏转期间引入任何摩擦。
在远离由周向狭槽243、245、513和549限定的结构的一些预定距离,管元件包括具有四个另外的周向狭槽的相同结构。这四个另外的周向狭槽中分别具有相应弯曲唇缘296、294的两个另外的周向狭槽643和645也在图16B中示出。这四个另外的周向狭槽643、645相对于周向狭槽243、245、513和549的位置围绕管元件在切向方向上旋转90°。周向狭槽643和645在它们之间限定纵向桥649。
因此,这四个另外的周向狭槽643、645限定两个另外的纵向桥(在图16B中不可见),所述两个另外的纵向桥与纵向桥215及其在管元件的相对侧处的配对物具有相同的结构,但旋转90°定位。这四个另外的周向狭槽643、645形成两个另外的旋转点,从而允许在所述四个另外的周向狭槽643、645的任一纵向侧处的管元件的部分相对于彼此偏转。然而,此偏转在如由周向狭槽243、245、513和549允许的相对于偏转的表面旋转90°的表面中。总计地,图16B所示的开槽结构允许在所有方向上的偏转。
通过在管元件的纵向方向上以预定距离向更多此类结构添加四个周向狭槽,可提供铰链,从而允许管元件在预定立体角内在所有方向上偏转。
据观察,具有如图16B所示的开槽结构的管元件具有提高的扭矩刚度。理由如下。首先,周向狭槽243、245、513、549、643、645几乎不会像一些现有领域结构中和图16A的结构中在切向方向上延伸180°。
此外,当用户试图如图16B中的实施方式所示旋转管元件时,销284、286、294、296可仅在周向方向上移动一个弯曲狭槽288、290、298、200的最大距离,并且接着如由包围所述销的狭槽的宽度确定将被阻止而无法进行任何另外的周向移动。因此,弹性形变和张力绝不会超出如由中间段280、282、294、296的设计确定的某一阈值。
而且,图16B所示的管元件由于纵向桥215而具有非常良好的纵向刚度。即,周向狭槽243、245、513、549、643、645都不会在360°周向距离中延伸。
图16B的结构没有图16A所示的结构那么柔性,原因是狭槽513、245/549、643/645之间的切向桥244、246在偏转期间发生了弹性形变。图16A的实施方式中不存在此类切向桥。
图16C示出管元件中的具有另选的桥272的开槽结构106(参看图7A和图14A)的实施方式。图16C示出周向狭槽245在纵向狭槽219中终止的方式。然而,这里,纵向狭槽219经由弯曲狭槽262可连通地连接到纵向狭槽260,使得它们形成U形狭槽。周向狭槽243在纵向狭槽217中终止。然而,这里,纵向凹槽217经由弯曲狭槽258可连通地连接到纵向狭槽256,使得它们在U形狭槽219、262、260的纵向方向相反的方向上形成U形狭槽。因此,存在桥272,其具有镜像S形。当然,形状可另选地等于S形。另选地,形状可以是Z形或镜像Z形。
狭槽243和245的确在相对于垂直于中心轴线的平面稍微成角度的平面中延伸。它们在切向方向上沿着<180°的角度延伸。在相对于桥272旋转180°的位置处,存在由相同狭槽结构形成的相同结构。所述相同结构的与周向狭槽243一起限定切向桥244的一个周向狭槽513的一部分在图16C中可见。
据观察,狭槽243、245、513以与图16B所示的方式相反的方式在相对于垂直于中心轴线的平面成角度的平面中延伸。
在管元件的相对侧处的两个此类S形桥272形成极好的旋转点,使得管元件的在S形桥272的任一纵向侧处的所述部分可相对于彼此偏转。
结构额与弯曲唇缘像图16A的唇缘284和286组合。
在图16C的右手侧处所示的狭槽结构可以相距预定纵向距离重复一次或多次,并且优选地每次相对于相邻狭槽结构在切向方向上旋转90°。一个此类旋转90°的结构在图16C的左手侧示出而没有另外的附图标记。
据观察,如图16C所示具有S形或Z形桥272的管元件具有比具有单个笔直纵向桥(像图16B的桥215)的实施方式大得多的弯曲角。
图16D示出参看图13A的开槽结构156的实现方式。该开槽结构与图16B所示的实现方式相同,除了唇缘284、286、294、296之外。图16D定向成使得其视图部分地在管元件内诸如以示出开槽结构的3D切向对称的结构。类似的切向对称适用于图16A、图16B、图16C的开槽结构。
图16E示出管元件134中的开槽结构91的另外的实例。图16E示出相同结构但相对于彼此切向地旋转约90°的两个相邻铰链。因此,两个铰链能够使管元件134的相邻部分在垂直于彼此的两个不同平面中弯曲。通过提供相对于彼此连续地旋转约90°的更多此类铰链,管元件134在所有方向上变得柔性。
每个铰链91是图16A所示的铰链的变型。相同参考标号是指与图16A中相同的元件。而图16A所示的铰链由整体地包围管元件134的单一狭槽73形成,每个铰链91由均未整体地包围管元件134的两个狭槽73a和73b形成。狭槽73a具有相对于切向方向以小角度在周向方向上延伸的连接到弯曲狭槽85的部分。弯曲狭槽85还连接到位于凸起段77与凹入段75之间的狭槽73a的另外的部分的一个端部,所述另外的部分在其另一个端部处连接到弯曲狭槽81。弯曲狭槽81还连接到狭槽73a的再次相对于切向方向以小角度在周向方向上延伸的最后部分。总计地,狭槽73a沿着大于180°的弧在周向方向上延伸。
弯曲狭槽85和81分别容纳相应弯曲唇缘87和79,像在图16A中。
在切向方向上旋转180°的位置处,管元件134设置有与狭槽73a相同的另外的狭槽73b。由于狭槽73a和73b相对于沿着大于180°的弧的切向方向以小角度在周向方向上延伸,它们限定在周向方向上在狭槽73a和73b的周向部分之间延伸的桥73c和73d。
由于铰链91并非由单个狭槽73形成,因此它们提供比图16A的铰链更大的纵向刚度。它们还提供一定附加扭矩刚度,所述一定附加扭矩刚度如上所解释由弯曲狭槽85、81中的弯曲唇缘87、79提供。
凹入段77能够在凹入段75内旋转到由狭槽73a和73b的周向部分的宽度以及弯曲狭槽85和81的长度确定的预定最大程度。
断裂元件89(图16E未示出但另外的细节在图18B至图18E中示出)可以与图16A的实施方式相同的方式应用。
图16F示出另外的另选铰链实施方式。图16F示出由整体地包围管元件134的单个狭槽73e形成的铰链93。图16F中的相同参考标号是指与图16A中相同的元件。狭槽73e与图16A所示的铰链的狭槽73相同,除了位于凸起段77a与凹入段75a之间的部分之外,使得凸起段77a和凹入段75a的形状分别与相应凸起部分77和凹入段75不同。这在图16G中更详细地示出,图16G是由图16F中的XVIG指示的一部分的放大视图。
在图16G的实施方式中,凸起段77a的凸起外表面设置有V形凹口310。V形凹口310具有:两个长侧310(1)和310(3),如图16H的另外的放大视图所示;和基部310(2),所述基部310(2)连接两个长侧310(1)和310(3)。在所示的实施方式中,基部310(2)是笔直的,但本发明不限于此实例。底部310(2)可以是稍微弯曲的,例如,具有V形或U形,其中基部远离中心点83指向。
凹入段75a设置有延伸部,所述延伸部在这里示出为由V形凹口310容纳的V形延伸部300。在其基部处,V形延伸部300设置有两个拐角302和304,所述两个拐角302和304位于管元件134的相对侧处但与位于管元件134的表面上并且平行于管元件134的中心纵向轴线98的虚拟线相距相等距离。在所示的实施方式中,通过向V形延伸部300的基部提供V形(其中所述基部远离中心点83指向)来形成拐角302和304。然而,本发明不限于此实例。分别在其中凸起段77a和凹入段75a并不相对于彼此旋转的图16G的情形中的拐角302和304接触或极其靠近V形凹口310的其中基部310(2)分别过渡到长侧310(1)和310(3)的位置。这里,“极其靠近”是指小于0.5μm、优选地小于0.1μm的距离。拐角302和304可被成型成使得它们各自可接触仅单个点中的V形凹口310。在实施方式中,这些拐角302和304在激光或水切割工艺之后仍可附接到V形凹口310的相对壁。这些附接被设计成使得一旦在铰链93上施加弯曲力而不会使铰链结构的任何其他部分发生形变时,所述附接就将容易断裂(还参看图18,其针对断裂元件89对此进行解释)。接着,在断裂之后,拐角302和304仍将接触V形凹口310的相对壁,从而使结构甚至更加稳定。
然而,在图16H所示的情形中,凸起段77a和凹入段75a相对于彼此旋转,从而导致V形延伸部300在V形凹口310内围绕拐角302倾斜,所述拐角302则充当倾斜点。因此,接着,拐角302与基部310(2)和长侧310(1)的过渡点保持接触,并且拐角304远离基部310(2)和长侧310(3)的过渡点倾斜。
在图16F至图16H的实施方式中,管元件134在切向方向能够旋转90°的位置处设置有相同(或类似)结构。
图16E至图16H所示的结构可解决以下问题。如果管元件134是器械的设置有致动缆线184的部分并且此类致动缆线184被张紧以在器械的尖端处进行某一致动动作,则在此类致动缆线184并未精确地位于管元件134的中心中的位置处,管元件134可能会倾向于弯曲。图16F至图16H所示的结构的效应在于,在凸起段77a和凹入段75a开始相对于彼此旋转之前应在铰链93上施加某一阈值弯曲力,原因是在静止位置中,V形延伸部300在其基部处由两个拐角302、304支撑。关于椅子或桌子,在需要阈值力来使椅子或桌子倾斜的情况下效应是相同的。因此,即使离轴致动缆线184被张紧,铰链93也往往不会被旋转。如果沿着管元件134的至少一部分应用多个相同或类似铰链93,则所述部分将更加倾向于保持笔直。同样,在纵向方向上的相邻铰链93可在切向方向上相对于彼此旋转约90°,以向管元件134提供在所有方向上的柔韧性。
将显而易见,图16F至图16H仅示出更一般概念的一个实例。一般概念可如下表达。铰链93的开槽结构被构造成使得在管元件134的一侧处其在狭槽73e的相对侧处包括管元件134的两个部分77a、75a,所述两个部分77a、75a被构造成使得它们可围绕中心点83旋转。在静止情形中,部分中的一个(这里为75a)由另一个部分(这里为77a)支撑在两个点处,所述点位于管元件134的相对侧处并且与位于管元件134的表面上的平行于中心纵向轴线98的虚拟线相距相等距离。
开槽结构72、74、106、136、156的狭槽的最下宽度可变得非常小,即,等于或非常靠近0μm。这例如在开槽结构72中是优选的,其中凸起段77抵靠凹入段75(参看图16A)。
图18A示出在使用断裂元件89时例如外管元件134中的狭槽73在凸起段77抵靠凹入段75的位置处可如何变窄。图18A示出图16A所示的开槽结构72即时在其制造之后的放大部分。该图示出凸起段77接着仍借助于多个断裂元件89附接到凹入段75。此外,唇缘87和79仍借助于一个或多个断裂元件89附接到管元件134的相对部分。
此类断裂元件89可如下制成。例如通过将具有预定能量和宽度的激光束或水束引导到管元件诸如以穿过管元件的整体厚度切割来制成狭槽73。通过相对于管元件外表面移动激光束使激光束相对于所述外表面移动。然而,在断裂元件89要成型的位置处,激光束被中断达某一时间段,而激光源仍相对于管元件外表面移动。
如上所解释,当使开槽结构72的不同部分相对于彼此偏转第一时间时,这些断裂元件89将断裂。此类断裂元件89的很大优点在于,在被断裂之后,断裂元件89的两个相对侧之间的距离基本上为0μm,从而在它们之间得到极其低的游隙。
图18B和图18C更详细地示出第一实施方式的此类断裂元件89。即,图18B是图18A所示的部分XIIXB的放大视图。弯曲狭槽85被示出为具有三个部分85(1)、85(2)和85(3)。这三个部分85(1)、85(2)和85(3)一起形成U形通道,其中部分85(1)和85(3)形成U形通道的长侧,并且部分85(2)形成短的更低的基部侧。唇缘87由部分85(1)、85(2)和85(3)包围。
像狭槽73一样,部分85(1)、85(2)和85(3)通过例如穿过管元件134的激光或水切割而成型。部分85(1)和85(3)的宽度h(2)可以是相同的并且基本上等于用于产生这些部分85(1)和85(3)的激光(或水)束的宽度。部分85(2)的大小取决于唇缘87应能够在弯曲狭槽85内移动的路径长度。即时在此类切割动作之后,唇缘87仍借助于断裂元件89附接到管元件134的相对部分。如上所解释,这在切割工艺之后向管元件134提供更大刚性,使得例如当另一管元件被插入管元件134中或管元件134被插入另一管元件中时可更容易处理管元件134。
在使用中,图18A至图18C所示的开槽结构是铰链结构的部分,如上所解释。如果管元件134的其中开槽结构所在的部分被弯曲,则借助于在弯曲狭槽85内移动的唇缘87施加力Fd。力Fd在图18B中由两个箭头指示以便示出唇缘87和管元件134的相对侧相对于彼此移动。实际力Fd可在与图18B所示的方向相反的方向上。由于通过使管元件134弯曲所致的力Fd,断裂元件89将断裂,使得唇缘87可在弯曲狭槽85内自由移动。
图18C示出断裂元件89中的一个将断裂成两个相对分离的断裂元件部分89a和89b。在实施方式中,每个断裂元件89具有预定宽度并且断裂元件部分89a、89b在它们的面朝彼此的外表面处将具有基本上相同的宽度。因此,在使用中,这些断裂元件部分89a、89b将用它们面朝彼此的外表面彼此接触,只要断裂元件部分89a、89b相对于彼此的移动不大于此宽度即可。在有利的实施方式中,宽度足够大,以致即使在如狭槽73的宽度所允许的它们的最大可能相对移动中,断裂元件部分89a、89b仍将彼此接触。因此,开槽结构中的切向游隙保持最小。
图18D和图18E示出断裂元件89的另外的实施方式。图18D和图18E的断裂元件89可具有与图18B和图18C中相同的形式。然而,相邻断裂元件89之间的距离w(2)现在小于断裂元件89本身的宽度w(1)。在图18B和图18C中,示出以下情形:相邻断裂元件89之间的此相互距离大于单独断裂元件89的宽度。因此,在图18D和图18E的实施方式中,即使当唇缘87和管元件134的相对侧沿着大于与宽度w(1)(参看图18E)相等的距离的距离相对于彼此移动时,断裂元件部分89a、89b中的一者或多者仍可彼此接触,原因是它们无法在相邻断裂元件89之间的空间内移动。即,所述空间太小而无法容纳此类断裂元件89。这在切向方向上提供甚至更大的无游隙能力。
返回参考图18A,凸起段77与凹入段75之间的断裂元件89以相同方式设计。因此,通过以预定力使凸起段77在凹入段75内旋转,断裂元件89将断裂并且每个断裂元件89留下两个断裂元件部分89a和89b。这些后者断裂元件部分89a和89b将具有相同形式并且如图18C所示起作用。即,开槽结构被构造成使得凸起段77可在凹入段75内旋转,直到旋转被结构阻止为止。断裂元件89具有这种宽度,使得在被断裂之后,断裂元件部分89a和89b具有面朝彼此并且在整体最大可能的旋转期间始终彼此接触的表面。如可见,因此,即使在被制造之后,突起段77和凹入段75彼此接触,使得在纵向方向上在凸起段77与凹入段75之间的游隙保持最小值。
用此类断裂元件89生产越多柔性管元件134的形成铰链的开槽结构,铰链将在切向和纵向方向两者上展示的无游隙属性越多。因此,柔性管元件134可被制成,其中在切向和纵向方向两者上的游隙大大减少,这对于更长的器械(例如,比1米长的器械)尤其是一个优点。
断裂元件89应按以下方式设计。在断裂之前,每个断裂元件89附接到管元件134的相对部分。管元件134的这些相对部分具有限定以下力的相应屈服应力值,高于所述力这些相对部分会发生永久形变。此外,每个断裂元件89具有限定要应用来使断裂元件89断裂的力的相应断裂拉伸应力值。每个断裂元件89的拉伸应力值应低于管元件134的这些相对部分的屈服应力值。例如,每个断裂元件89的拉伸应力值在管元件134的这些部分的屈服应力的1%至80%的范围内。此范围可另选地为1%至50%。
图19A和图19B示意性地示出缆线90可借助于褶皱衬套连接到尖端段的方式。图19A示出这种尖端段的3D视图,并且图19B示出图19A的实施方式的前视图。这些图19A和图19B示出使用褶皱衬套的有且仅有一个可能的实例。
如图19A所示的尖端段是如图9A所示的管状主体18的尖端段,并且相同附图标记是指如图9A中的相同元件。然而,使用褶皱衬套的原理也可应用到所有其他实施方式。
如图所示,在图19A和图19B的实施方式中,条138被实现为两种不同类型,即,交替的条138a和138b。条138a被设计成使得其在远侧端部处附接到环形部分140。在其近侧端部145处,条138a与环形部分78断开连接。此外,近侧端部145可设置有附加唇缘147。在两端处存在与条138a相邻的条138b,所述条138b分别在它们的远侧端部和近侧端部两者处分别附接到环形部分140和环形部分78。
中间管元件88a(图19A中不可见)在外管元件134内在垂直于与狭槽139的最近侧端部重合的中心轴线98的平面中的位置处结束。在每根缆线90的远侧端部上方推动褶皱衬套143,使得每个褶皱衬套143与一个狭槽139对齐。优选地,布置是使得在收缩工艺之前,每个褶皱衬套143部分地在一个狭槽139中延伸,如图19B中清楚地示出。褶皱套筒143的直径如此大,使得其中一个褶皱套筒完全覆盖一个缆线通道96,包括周围的中间管元件材料。因此当从前面看时,仅可看见中间管元件88a的部分88a2(参看图19B)。
褶皱套筒143由可形变的材料像任何合适的金属制成。一旦在缆线90上被推动,合适的力就会被施加到每个褶皱套筒143的外表面以使所述外表面压接并且将所述外表面中的每一个夹持到缆线90中的一根。这可有利地在缆线90的一部分延伸超过外管元件86、134的最远侧部分时完成。一旦被压接在缆线90上,缆线90的另一个端部就可被插入通道96、97中的一个中,直到缆线90由于褶皱衬套被通道96、97的远侧端部挡住而再也无法被进一步插入为止。
这已经在图19C中更详细地示出。图19C是图19A、图19B所示的器械的远侧部分的纵向横截面。如图19C示出,在纵向方向上观察到中间管元件88a的远侧端部侧位于狭槽139的最近侧端部处。唇缘147被焊接到中间管元件88a的远侧端部侧,即,焊接到所述中间管元件88a的外部部分88a2。褶皱衬套143在它们的操作状态中抵靠中间管元件88a的远侧端部侧。此外,它们的横截面大小是使得在操作状态中,它们的纵向方向优选地与主体18的纵向方向对齐,而同时每个褶皱衬套搁置在狭槽139中的一个中。
在抵靠一根缆线90压接之后,每个褶皱衬套143将防止其对应缆线90在可操纵器械的近侧方向上在缆线通道96中纵向移动。现在,可通过在缆线90中的一些上拉动以及松弛相对缆线来使可偏转区17偏转,如本领域的技术人员将显而易见。
图20A至图20D例示另一实施方式。图20A以示意性方式示出施加在缆线90中的一根或多根上的纵向力能够如何得到旋转力以及因此可能地器械的一部分的旋转移动的方式。
在图20A中,示出器械的管元件134的弯曲的一部分。这可能是由于器械被插入主体中的弯曲通道中的事实。图20A示意性地示出六根缆线中的三根90(1)、90(2)和90(6)。图20B,其为由图20A中的箭头XXB指示的穿过器械的横截面,示出所有六根缆线90(1)至90(6)。它们的编号是在逆时针方向上。缆线90(1)至90(6)中的每根缆线位于一个柔性管131中,其中一根缆线在图20A中示出。尽管图20A至图20D示出六根缆线90(1)至90(6),但这些图的解决方案可应用到任意多根缆线。
假设纵向力Fl(1)、Fl(2)和Fl(6)在近侧方向上分别被施加在相应缆线90(1)、90(2)和90(6)上,以便形成器械的远侧尖端的期望偏转移动。在实施方式中,偏转可以是3D空间中的所有方向中的一个。缆线90(3)、90(4)和90(5)保持在松弛状态下。由于器械的所示部分是弯曲的,因此纵向力Fl(1)、Fl(2)和Fl(6)分别在分别平行于器械的所示曲线定位在其中的表面的缆线90(1)、90(2)和90(6)上转变成力Fr(1)、Fr(2)和Fr(6),如图20B所示。由于力Fr(1)、Fr(2)和Fr(6)是离轴的,因此它们在器械上导致在方向M上的总旋转力。
一种抵消此旋转力的方法在图20C和图20D中示出。简言之,这里呈现的解决方案是改变器械的中间柔性区12a中的缆线90的切向次序相对于器械的近侧端部和远侧端部处的切向次序。即,如果器械的近侧端部处的缆线90的切向次序是90(1)、90(2)、90(3)、90(4)、90(5)、90(6),则远侧可偏转区17处的次序相同,因此也是90(1)、90(2)、90(3)、90(4)、90(5)、90(6)。然而,器械的中间柔性区12a的切向次序则不同。在图20C和图20D所示的实施方式中,中间柔性区12a中的切向次序改变成90(1)、90(4)、90(2)、90(5)、90(6)、90(3)。然而,本发明不限于此实施方式。
在图20C和图20D的实施方式中,近侧端部处的90(1)、90(2)、90(3)、90(4)、90(5)、90(6)的切向次序在外管元件134的入口处的中间柔性区12a处改变成90(1)、90(4)、90(2)、90(5)、90(6)、90(3)。类似地,在所示的实施方式中,中间柔性区12a处的90(1)、90(4)、90(2)、90(5)、90(6)、90(3)的切向次序在它们过渡时改变成远侧可偏转区17中的90(1)、90(2)、90(3)、90(4)、90(5)、90(6)。这可例如通过使缆线90以合适的方式彼此交叉来完成。如果缆线90位于柔性管131中,此类管131必须在过渡区域中布置成交叉关系。
解决方案工作如下。如图20C所示,力Fr(1)、Fr(2)和Fr(6)分别仍被施加在相应相同缆线90(1)、90(2)和90(6)上。然而,由于这些缆线90(1)、90(2)和90(6)现在位于不同切向位置,因此施加在缆线90(2)和90(6)上的单独力Fr(2)和Fr(6)现在位于中心纵向轴线98的“另一侧”上的表面中。也就是说,如果如施加在缆线90(1)上的力Fr(1)在位于中心纵向轴线98的第一侧上的第一表面中,则如施加在缆线90(2)和90(6)上的力Fr(2)和Fr(6)在中心纵向轴线98的相对侧上的另一表面中。由于力Fr(1)、Fr(2)和Fr(6)都在相同方向上,因此施加的总旋转力减少。
如参考图20A至图20D解释的本发明可在本文档中参考所有其他图解释的所有器械中实现。
根据本发明的制造柔性管元件的方法可概述如下:
a.提供具有内表面和外表面的管元件88;88a;88b;88c;88d;88e,所述内表面包围第一通道94,其中所述管元件88;88a;88b;88c;88d;88e被构造成以下形状中的至少一种:
·所述外表面沿着其整个长度具有波纹横截面,从而限定多个第一缆线通道96;96a;96b,每个第一缆线通道被布置来容纳一根缆线90的至少一部分,并且
·所述内表面沿着其整个长度具有波纹横截面,从而限定多个第二缆线通道97,每个第二缆线通道被布置来容纳一根缆线90的至少一部分,
b.在所述管元件88;88a;88b;88c;88d;88e中制造至少一个开槽结构72;74;106;156以向所述管元件88;88a;88b;88c;88d;88e提供至少一个可偏转段。
当管元件由金属制成时,至少一个开槽结构有利地通过激光切割制成。此类激光切割可通过引导垂直于所述管元件的所述外表面的激光束来执行。任一管元件可在激光切割期间旋转或激光可围绕管元件的中心轴线旋转。因此,由于管元件的波纹结构,激光束具有随时间改变的方向并且在切割时间的至少部分期间是离轴的。
简而言之,可操纵器械由具有近侧端部和远侧端部的柔性管元件通过以下方式制造:在所述近侧端部处提供至少一个操纵装置168;提供一根或多根缆线以及将所述一根或多根缆线在近侧端部处连接到所述操纵装置168并连接到所述可偏转段以允许借助于所述操纵装置168使所述可偏转段偏转。
一些最终观察如下。
以上解释的许多实施方式目的是一种设计,其中每个部件起到多个目的并且由一件基材一体地制造。因此铰链、柔性区和层附接意味着能够使一个零件具有所有的功能性和特征而非用于缆线通道的分离的零件。这将使零件制造和组件的成本极大地最小化。
由于上述中间管元件具有用于缆线的导引通道的至少一部分并且设置有开槽结构以向中间管元件提供期望柔韧性和可偏转性,因此缆线上的摩擦将减少。这大大有利于控制远侧端部处的可偏转尖端还有尖端处的工具(如果这种工具由从近侧端部延伸的缆线操作)的操作。控制例如在人体中的操控物体(像将针抓握、移动、切割和/或缝合穿过组织)变得更加容易。
远侧端部可包括超过一个可偏转区。最远侧可偏转区将是致动区,而有且仅有一个最远侧区可以是三角测量区。远侧端部处的这些可偏转区中的一个或多个可由通过在初始柱形管中进行激光切割制成的管元件中的纵向元件控制,如以上提及的专利公布WO2009/112060 A1、WO 2009/127236 A1、WO 2017/213491 A1和WO 2018/067004中详细解释。另选地,那些可偏转区中的一个或多个可由球形操纵元件或由机器人控制。
本文所述的实例和实施方式用以例示而非限制本发明。来自不同实施方式的元件可组合以形成图中未示出的实施方式,除非此类组合是非兼容的。本领域的技术人员将能够在不脱离权利要求的范围的情况下设计另选的实施方式。权利要求中置于括号中的附图标记不应被解译来限制权利要求的范围。权利要求或说明书中描述为分开实体的项可被实现为单个项或组合了所述项的特征的多个硬件项。
应理解,本发明仅受附属的权利要求及其技术等同物限制。在此文档且在其权利要求中,动词“包括”及其词形变化在它们的非限制性含义上使用以意味着包括动词之后的项,而不排除未明确提及的项。另外,通过不定冠词“一个”或“一种”引用的元件并不排除存在超过一个所述元件的可能性,除非上下文清楚地要求存在一个且唯一一个所述元件。不定冠词“一个”或“一种”因此通常意味着“至少一个”。
Claims (27)
1.一种可操纵器械,所述可操纵器械具有近侧端部和远侧端部并且包括管状主体(18),所述管状主体(18)沿着中心轴线(98)在纵向方向上从所述近侧端部延伸到所述远侧端部,所述管状主体(18)具有中间柔性区(12a)和至少一个远侧可偏转区(17),
所述管状主体(18)包括由金属制成的至少一个管元件,所述管元件设置有所述柔性区(12a)中的第一开槽结构(74)和所述至少一个远侧可偏转区(17)中的第二开槽结构(72;106;136;156),
所述管状主体(18)设置有切向旋转阻挡元件,所述管状主体(18)布置成诸如以形成多个缆线通道(96;97;152),每个缆线通道(96;97;152)容纳多根缆线(90)中的一根;
所述缆线(90)被构造成在所述近侧端部处被操纵装置(168)控制并且在所述远侧端部处连接到所述远侧可偏转区(17)以允许借助于所述操纵装置(168)使所述远侧可偏转区(17)偏转,
其中所述至少一个管元件是中间管元件(88;88a;88b;88d;88e),所述中间管元件(88;88a;88b;88d;88e)
·布置在所述管状主体(18)的至少一部分中,
·具有内表面和外表面,所述内表面包围第一通道(94),
·具有横截面结构,所述横截面结构沿着其整个长度具有均一厚度;
·包括所述第二开槽结构(106)以向所述中间管元件(88;88a;88b;88d;
88e)提供至少一个可偏转段,并且
·被构造成以下形状中的至少一种以提供所述切向旋转阻挡手段:
a.所述外表面沿着其整个长度具有波纹横截面,从而限定多个第一缆线通道(96),每个第一缆线通道容纳一根缆线(90)的至少一部分,并且
b.所述内表面沿着其整个长度具有波纹横截面,从而限定多个第二缆线通道(97),每个第二缆线通道容纳一根缆线(90)的至少一部分。
2.如权利要求1所述的可操纵器械,所述可操纵器械被构造成具有所述多个第一缆线通道(96),每个第一缆线通道容纳一根缆线(90)的至少所述部分,其中所述管状主体(18)设置有外管元件(86;130;134;150),所述外管元件(86;130;134;150)封闭所述中间管元件(88;88a;88b;88d)诸如以覆盖所述多个第一缆线通道(96)。
3.如权利要求2所述的可操纵器械,其中所述外管元件(86;130;134;150)设置有所述远侧可偏转区(17)中的第一外管元件开槽结构(72;136)和所述中间柔性区(12a)中的第二外管元件开槽结构(74)中的至少一者。
4.如权利要求2或3中任一项所述的可操纵器械,其中所述外管元件(150)被成形成诸如以形成多个第三缆线通道(151),每个第三缆线通道(151)与一个第一缆线通道(96)相对诸如以一起形成容纳一根缆线(90)的第四缆线通道(152)。
5.如权利要求2所述的可操纵器械,其中邻近于所述多个第一缆线通道(96),所述中间管元件(88;88a;88d)的所述外表面在接触区域中触碰所述外管元件(86;130;150),使得所述多个第一缆线通道(96)在所述接触区域中具有渐缩部分,所述渐缩部分至少部分地填充有材料以便防止缆线(90)卡在所述渐缩部分中。
6.如权利要求5所述的可操纵器械,其中所述材料是所述外管元件(130)的朝向所述中心轴线向内延伸的部分以及布置在所述中间管元件(88a)与外管元件(130)之间的衬里(142)中的至少一者。
7.如权利要求2所述的可操纵器械,其中所述外管元件(86;134;150)沿着其整个长度具有均一厚度。
8.如权利要求2所述的可操纵器械,其中所述外管元件(86;134;150)至少在所述可偏转段的近侧端部处的一个或多个位置(75)处附接到所述中间管元件(88;88a;88d)。
9.如权利要求1所述的可操纵器械,其中所述中间管元件(88;88a;88d)具有所述横截面结构,所述横截面结构沿着其整个长度具有均一厚度,使得所述外表面和所述内表面具有相同波纹结构。
10.如权利要求1所述的可操纵器械,所述可操纵器械被构造成具有所述多个第二缆线通道(97),每个第二缆线通道容纳一根缆线(90)的至少所述部分,其中所述管状主体(18)设置有内管元件(92),所述内管元件(92)布置在所述中间管元件(88)内诸如以覆盖所述多个第二缆线通道(97)。
11.如权利要求1所述的可操纵器械,其中所述中间管元件(88e)具有所述横截面结构,所述横截面结构沿着其整个长度具有均一厚度,使得所述外表面和所述内表面具有相同波纹结构,所述中间管元件(88e)包括外部部分(88e2)和内部部分(88e1),所述外部部分(88e2)形成所述中间管元件(88e)的外周,所述内部部分(88e1)各自被成形成诸如以封闭实质上封闭的通道(96)。
12.根据权利要求1所述的可操纵器械,其中所述缆线(90)中的至少一根封闭在分离的管(131)中。
13.一种可操纵器械,所述可操纵器械具有近侧端部和远侧端部并且包括管状主体(18),所述管状主体(18)沿着中心轴线(98)在纵向方向上从所述近侧端部延伸到所述远侧端部,
所述管状主体(18)具有中间柔性区(12a)和至少一个远侧可偏转区(17),
所述管状主体(18)包括由金属制成的至少一个管元件,所述管元件设置有所述柔性区(12a)中的第一开槽结构(74)和所述至少一个远侧可偏转区(17)中的第二开槽结构(72;106;136;156),
所述管状主体(18)设置有切向旋转阻挡元件,所述管状主体(18)布置成形成多个第一缆线通道(96a;96b),每个缆线通道容纳多根缆线(90)中的一根;
所述缆线(90)被构造成在所述近侧端部处被操纵装置(168)控制并且在所述远侧端部处连接到所述远侧可偏转区(17)以允许借助于所述操纵装置(168)使所述远侧可偏转区(17)偏转;
其中所述至少一个管元件是外管元件(134;134a),所述外管元件(134;134a)包围中间管元件(88b;88c),所述中间管元件(88b;88c)布置在所述管状主体(18)的至少一部分中并且具有内表面和外表面,所述内表面包围第一通道(94),并且所述外表面沿着其整个长度具有波纹横截面,从而形成所述多个第一缆线通道(96a;96b),每个第一缆线通道容纳一根缆线(90)的至少一部分。
14.一种可操纵器械,所述可操纵器械具有近侧端部和远侧端部并且包括管状主体(18),所述管状主体(18)沿着中心轴线(98)在纵向方向上从所述近侧端部延伸到所述远侧端部,
所述管状主体(18)具有中间柔性区(12a)和至少一个远侧可偏转区(17),
所述管状主体(18)包括由金属制成的至少一个管元件,所述管元件设置有所述柔性区(12a)中的第一开槽结构(74)和所述至少一个远侧可偏转区(17)中的第二开槽结构(72;106;136;156),
所述管状主体(18)设置有切向旋转阻挡元件,所述管状主体(18)布置成形成多个缆线通道(96;97;146;152),每个缆线通道(96;97;152)容纳多根缆线(90)中的一根;
所述缆线(90)被构造成在所述近侧端部处被操纵装置(168)控制并且在所述远侧端部处连接到所述远侧可偏转区(17)以允许借助于所述操纵装置(168)使所述远侧可偏转区(17)偏转;
其中所述至少一个管元件是外管元件(134),所述可操纵器械还包括内管元件(92),所述缆线布置在所述内管元件(92)与所述外管元件(134)之间,所述切向旋转阻挡元件由以下实现:
·一组第二柔性管(133),所述一组第二柔性管(133)被构造为相邻缆线(90)之间的切向间隔件,其中所述第二柔性管(133)中的至少一些以预定纵向距离附接到所述外管元件(134)和内管元件(92)中的至少一者。
15.一种可操纵器械,所述可操纵器械具有近侧端部和远侧端部并且包括管状主体(18),所述管状主体(18)沿着中心轴线(98)在纵向方向上从所述近侧端部延伸到所述远侧端部,
所述管状主体(18)具有中间柔性区(12a)和至少一个远侧可偏转区(17),
所述管状主体(18)包括由金属制成的至少一个管元件,所述管元件设置有所述柔性区(12a)中的第一开槽结构(74)和所述至少一个远侧可偏转区(17)中的第二开槽结构(72;106;136;156),
所述管状主体(18)设置有切向旋转阻挡元件,所述管状主体(18)布置成形成多个缆线通道(96;97;146;152),每个缆线通道容纳多根缆线(90)中的一根;
所述缆线(90)被构造成在所述近侧端部处被操纵装置(168)控制并且在所述远侧端部处连接到所述远侧可偏转区(17)以允许借助于所述操纵装置(168)使所述远侧可偏转区(17)偏转;
其中所述至少一个管元件是外管元件(134),所述可操纵器械还包括内管元件(92),所述缆线布置在所述内管元件(92)与所述外管元件(134)之间,所述切向旋转阻挡元件由一组第一柔性管(131)和一组唇缘(149)实现,每个第一柔性管容纳一根缆线(90),所述一组唇缘(149)从所述外管元件(134)向内弯曲到所述内管元件(92)并且被构造为所述柔性管中的两个或更多个之间的切向间隔件。
16.一种可操纵器械,所述可操纵器械具有近侧端部和远侧端部并且包括管状主体(18),所述管状主体(18)沿着中心轴线(98)在纵向方向上从所述近侧端部延伸到所述远侧端部,
所述管状主体(18)具有中间柔性区(12a)和至少一个远侧可偏转区(17),
所述管状主体(18)包括由金属制成的至少一个管元件,所述管元件设置有所述柔性区(12a)中的第一开槽结构(74)和所述至少一个远侧可偏转区(17)中的第二开槽结构(72;106;136;156),
所述管状主体(18)设置有切向旋转阻挡元件,所述管状主体(18)布置成形成多个缆线通道(96;97;146;152),每个缆线通道容纳多根缆线(90)中的一根;
所述缆线(90)被构造成在所述近侧端部处被操纵装置(168)控制并且在所述远侧端部处连接到所述远侧可偏转区(17)以允许借助于所述操纵装置(168)使所述远侧可偏转区(17)偏转;
其中所述至少一个管元件是外管元件(134),所述可操纵器械还包括内管元件(92),所述缆线布置在所述内管元件(92)与所述外管元件(134)之间,所述切向旋转阻挡元件由一组唇缘(149)实现,所述一组唇缘(149)从所述外管元件(134)向内弯曲到所述内管元件(92)并且被构造为相邻缆线(90)之间的切向间隔件,使得所述内管元件(92)和外管元件(134)通过大于所述缆线(90)的厚度的径向距离分离。
17.如权利要求15或16所述的可操纵器械,其中所述唇缘(149)中的至少一些设置有唇缘延伸部(154),所述唇缘延伸部(154)被插入内管元件(92)中的合适的空腔或通孔中。
18.一种制造柔性管元件的方法,其包括以下动作:
a.提供管元件(88;88a;88b;88d;88e),所述管元件具有横截面结构,所述横截面结构沿着其整个长度具有均一厚度,并且所述管元件具有内表面和外表面,所述内表面包围通道(94),其中所述管元件(88;88a;88b;88d;88e)被构造成以下形状中的至少一种:
·所述外表面沿着其整个长度具有波纹横截面,从而限定多个第一缆线通道(96;96a;96b),每个第一缆线通道被布置来容纳一根缆线(90)的至少一部分,并且
·所述内表面沿着其整个长度具有波纹横截面,从而限定多个第二缆线通道(97),每个第二缆线通道被布置来容纳一根缆线(90)的至少一部分,
b.在所述管元件(88;88a;88b;88d;88e)中制造至少一个开槽结构(72;74;106;156)以向所述管元件(88;88a;88b;88d;88e)提供至少一个可偏转段。
19.如权利要求18所述的方法,其中所述管元件由金属制成,并且所述至少一个开槽结构通过激光切割或水切割中的任一种制成。
20.如权利要求19所述的方法,其中所述激光切割通过引导垂直于所述管元件的所述外表面的激光束来执行。
21.如权利要求18所述的方法,所述方法包括:通过在可操纵器械的近侧端部处提供至少一个操纵装置(168),从所述柔性管元件制造具有所述近侧端部和远侧端部的所述可操纵器械;提供一根或多根缆线以及将所述一根或多根缆线在所述近侧端部处连接到所述操纵装置(168)并连接到所述可偏转段以允许借助于所述操纵装置(168)使所述可偏转段偏转。
22.一种可操纵器械,所述可操纵器械具有近侧端部和远侧端部并且包括:至少一个操纵装置(168),所述至少一个操纵装置(168)布置在所述近侧端部处;管状主体(18),所述管状主体(18)包围沿着第一中心轴线(98)在纵向方向上从所述近侧端部延伸到所述远侧端部的第一通道(94),所述管状主体(18)具有柔性区(12a)和从所述柔性区(12a)向远侧布置的至少一个可偏转区(17),所述至少一个可偏转区(17)通过一根或多根缆线(90)连接到所述操纵装置(168),从而允许通过所述操纵装置(168)使所述至少一个可偏转区(17)偏转,所述操纵装置(168)包括:
·支撑构件(172),所述支撑构件(172)具有第二通道(173),所述第二通道(173)具有被布置成与所述第一中心轴线一致的第二中心轴线,所述第二通道(173)从所述支撑构件(172)的远侧延伸到近侧,所述管状主体(18)从所述支撑构件(172)向远侧延伸,所述支撑构件(172)具有球形构件(181),所述球形构件(181)被布置成在所述支撑构件(172)的所述近侧处围绕所述第二通道(173);
·操纵构件(180),所述操纵构件(180)具有连接到所述一根或多根缆线(90)的缆线紧固机构(175),并且旋转地布置在所述球形构件(181)上,诸如以允许拉动或松弛所述一根或多根缆线(90),
·至少一个中间管元件(88;88a;88b;88c;88d;88e),所述至少一个中间管元件(88;88a;88b;88c;88d;88e)
·布置在所述管状主体(18)的至少一部分中,
·具有内表面和外表面,所述内表面包围所述第一通道(94),
·包括至少一个开槽结构(106)以向所述中间管元件(88;88a;88b;88c;
88d;88e)提供与所述可偏转区(17)对齐的至少一个可偏转段,并且
·被构造成以下形状中的至少一种:
a.所述外表面沿着其整个长度具有波纹横截面,从而限定多个第一缆线通道(96;96a;96b),每个第一缆线通道容纳一根缆线(90)的至少一部分,并且
b.所述内表面沿着其整个长度具有波纹横截面,从而限定多个第二缆线通道(97),每个第二缆线通道容纳一根缆线(90)的至少一部分。
23.如权利要求22所述的可操纵器械,其中所述操纵构件(180)具有部分球形的外表面,所述部分球形的外表面由所述支撑构件(172)支撑,使得所述操纵构件(180)能够在所述支撑构件(172)的中空空间(174)内旋转。
24.如权利要求22或23所述的可操纵器械,其中所述操纵构件(180)具有:第三通道(179),所述第三通道(179)具有与所述第一中心轴线和第二中心轴线一致的第三中心轴线;中空管(183),所述中空管(183)从所述操纵构件(180)向近侧延伸,所述中空管(183)沿着与所述第一中心轴线、第二中心轴线和第三中心轴线一致的第四中心轴线包围第四通道。
25.如权利要求22所述的可操纵器械,其中所述第二通道(173)具有朝向所述球形构件(181)的近侧端部的锥形形状的空间(177)。
26.如权利要求22所述的可操纵器械,其中所述可操纵器械包括:柄部(3),所述柄部(3)位于所述近侧端部处;工具(2),所述工具(2)位于所述远侧端部处;和致动缆线(184),所述致动缆线(184)从所述柄部(3)延伸到所述工具以允许通过操作所述柄部(3)来操作所述工具(2)。
27.如权利要求26所述的可操纵器械,其中所述柄部(3)设置有可旋转旋钮(186),所述可旋转旋钮(186)布置成使得所述可旋转旋钮(186)的旋转导致所述工具(2)的旋转,同时即使所述管状主体(18)在一个或多个位置处弯曲,所述工具(2)也保持取向。
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CN1728972A (zh) * | 2002-12-06 | 2006-02-01 | 直观外科手术公司 | 用于手术工具的柔性肘节 |
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CN108472055A (zh) * | 2015-10-20 | 2018-08-31 | 卢门迪公司 | 用于执行微创手术的医疗器械 |
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GR01 | Patent grant |