CN114795073A

CN114795073A - 包括铰接式弯曲区段本体的内窥镜

Info

Publication number: CN114795073A
Application number: CN202210093623.2A
Authority: CN
Inventors: 腓特烈·汉森; 卡斯帕·马特·马西森-汉森
Original assignee: Ambu AS
Current assignee: Ambu AS
Priority date: 2021-01-28
Filing date: 2022-01-26
Publication date: 2022-07-29
Also published as: US20220233054A1; EP4035584B1; EP4035584A1

Abstract

一种内窥镜，该内窥镜包括铰接式弯曲区段本体。该铰接式弯曲区段本体包括多个部段(8，9)。这些部段具有截面形状适于接纳并支撑可弯曲管状构件(16)的外表面的中心通路，该可弯曲管状构件提供该内窥镜的工作通道。该截面形状包括具有共享中心和相同半径的圆形周边的多个扇形，所述扇形的总长度长于所述圆形周边的一半，以便为提供该内窥镜的工作通道的该可弯曲管状构件(16)的外部提供所述支撑。该截面形状包括至少一个向外延伸的凸耳，线圈弹簧(19)容纳在该凸耳中。

Description

包括铰接式弯曲区段本体的内窥镜

技术领域

本披露涉及插入式内窥镜，尤其涉及这种内窥镜的铰接式弯曲区段。

背景技术

插入式内窥镜典型地包括手柄和柔性长形插入绳，该手柄位于要由操作者抓握的近端，该柔性长形插入绳在远端处在位于可由操作者控制的高度可弯曲的(例如铰接式的)弯曲区段的端部处的端头部分终止。端头部分通常包括视觉检查装置(比如摄像头)和照明装置(比如LED照明装置或光纤出口孔口)，无论这种连接中需要的光学器件如何。用于摄像头以及其他电子器件(比如LED光照)的电气布线沿着长形插入绳的内部从手柄延伸至远端处的端头。如所提及的，当照明改为光学纤维时，这些光学纤维沿着长形插入绳的内部延伸。

因此，可控制的弯曲区段通常是位于长形插入绳远侧端头的铰接式区段，操作者可以经由布置在手柄上的控制旋钮来控制该铰接式区段。典型地，此控制通过使拉线张紧或松弛来实现，这些拉线也沿着长形插入绳的内部从铰接式端头部分延伸至手柄的控制机构。此外，工作通道可以沿着长形插入绳的内部从手柄延伸至端头，例如允许从体腔中移除液体或者允许外科手术器械等插入体腔中。

因此，使用控制，允许操作者借助于一系列动作将内窥镜的远侧端头推进到期望的位置，该一系列动作尤其包括：使弯曲区段沿期望的方向弯曲、推进长形插入绳、以及通过转动与其刚性连接的手柄来转动长形插入绳。在弯弯绕绕的曲折路径中到达关注的位置可能使包括远侧的可控制的弯曲区段的长形插入绳受到包括压缩、扭转和弯曲的相当大的力。长形插入绳的主体基本上只能弯曲到足以遵循铰接式弯曲区段所采取的方向。事实上，可以说，长形插入绳的目的的基本部分是将纵向推力和旋转扭力从手柄传递到长形插入绳的远端，以便允许这些操纵。

众所周知，使用模制单件式弯曲区段本体来提供铰接式弯曲区段，该单件式弯曲区段本体包括远端部段、近端部段、以及多个或多或少相同的铰接式中间部段，该远端部段形成用于容纳如最初所解释的摄像头等的内窥镜的端头部分，该近端部段用于连接至长形插入绳本体。单件式弯曲区段本体是大致长形的圆柱形构件，即，除了部段之间允许弯曲区段弯曲的切口之外的圆柱形构件。换言之，从几何学上看，这些部段的圆柱形外表面共享相同的圆柱形包络。在WO2014/106511中发现了这种模制单件式弯曲区段本体的示例，其通过援引结合在此。

部段(包括近端部段、中间部段和远端部段)的铰接由铰链构件提供，在WO2014/106511中这些铰链构件形成为部段之间的箔铰链，箔铰链是薄到允许材料在两个部段之间以弹性方式弯曲的短的材料条带。

在WO 2014/106511中，相邻部段之间的箔铰链在大致圆柱形弯曲区段本体的直径上被分成三个部分：一个稍微居中布置的铰链部分，以及在直径上彼此相反、靠近弯曲区段本体的几何包络的外周边的两个周边铰链部分。稍微居中布置的铰链部分与周边铰链部分中的一个一起抵接并且支撑形成工作通道的内管，以防止部段之间的扭结。

WO 2014/106511的模制单件式弯曲区段本体已表明在实践中相当成功。已经发现，关于上述旋转扭力的一些改进是可能的。在这方面，居中布置的铰链部分在抗扭性方面仅具有相对较小的作用，因为大部分扭力被周边铰链部分吸收。此外，具有居中布置的铰链部分将不可避免地限制形成工作通道的管的最大可能直径。

关于以上内容，欧洲专利申请号EP 20181064.5(通过援引结合在此)提出了一种具有单个但大的中心通路的弯曲区段本体。通路具有不规则的截面，具有大致圆形的部分和多个凸耳。当形成内窥镜的工作通道的匹配管被插入大致圆形的中心部分时，凸耳尤其为拉线等提供单独的通路。从制造角度看，这是令人期望的解决方案，因为弯曲区段本体可以仅使用单个轴向可缩回的大的芯来模制。也就是说，在用于注射模制过程的模具中，可以避免用于单独的拉线通路的长薄且精细的芯。作为示例，在一些实施例中，铰接式弯曲区段本体长达约50mm至60mm，并且直径小于2.8mm。拉线的直径典型地为0.18mm。也就是说，如果要在插入模制弯曲区段本体中提供单独的通路，则可缩回的芯将必须长约50mm至60mm，而直径约0.2mm，并且必须沿着弯曲区段本体的长度轴向地缩回。此外，如果没有观察到高精度，则这种长且薄的芯将易于从侧向闭合的模具部分和/或沿径向方向闭合的横向芯损坏，以便在通路外部形成铰链。

然而，尽管EP 20181064.5中提出的弯曲区段具有许多优点，但经验已经表明，在某些情况下，容纳在通路中的拉线、电线或光学纤维等可能滑动。也就是说，从由凸耳提供的通路和工作通道管离位，并且将自身楔入到工作通道管与支撑工作通道管的弯曲区段本体的圆形壁部分之间的间隙中。如果拉线产生滑动，则弯曲区段的弯曲性能可能会降低。

发明内容

基于此，本披露的目的是提供一种具有弯曲区段本体的内窥镜，其克服了上述问题，并且允许良好地利用弯曲区段本体的直径上的有限空间。

根据本披露，此目的在第一方面通过一种内窥镜来解决，该内窥镜包括铰接式弯曲区段本体，

所述铰接式弯曲区段本体包括多个部段，该多个部段包括近端部段、远端部段、以及布置在该近侧部段与该远侧部段之间的多个中间部段，

其中，一对端部铰链构件设置在所述中间部段之一与该近端部段之间，

其中，一对端部铰链构件设置在所述中间部段之一与该远端部段之间，并且

其中，一对中间铰链构件设置在任何相邻的中间部段之间，至少一些所述中间铰链构件限定所述铰接式弯曲区段本体的纵向中心平面，

其中，每个中间部段具有截面形状适于接纳并支撑可弯曲管状构件的外表面的中心通路，该可弯曲管状构件提供该内窥镜的工作通道，

其中，该截面形状包括具有共享中心和相同半径的圆形周边的多个扇形，所述扇形的总长度长于所述圆形周边的一半，以便为提供该内窥镜的工作通道的该可弯曲管状构件的外部提供所述支撑，并且其中，

所述截面形状包括至少一个向外延伸的凸耳，线圈弹簧容纳在该凸耳中。

在第二方面，该目的通过一种系统来解决，该系统包括根据第一方面的内窥镜和可与其连接的显示单元。

在管腔内设置线圈弹簧允许其围绕拉线并且用作拉线的引导构件，由此防止导线进入工作通道管与弯曲区段本体的圆形壁部分之间的间隙中。同时，围绕拉线的线圈弹簧的较大直径防止线圈弹簧本身进入间隙中。因此，弯曲区段本体仍然可以仅用有利的单个中心通路来注射模制。此外，将线圈弹簧引入弯曲区段的管腔提供了弯曲区段的自对齐，即，朝向弯曲区段部段的直的且对齐的配置的内置偏置。

在实施例中，该线圈弹簧限定容纳和引导拉线的中心通路。由于主动承受应力，拉线比通路中的其他元件(比如电线、光学纤维等)更易于滑动。

在实施例中，该线圈弹簧穿过每个中间部段的闭合管腔从该近端部段延伸至该远端部段。以此方式，该线圈弹簧还引导并保护各个部段之间的拉线，由此当弯曲区段弯曲时，使拉线在部段之间具有平滑的曲率，进而减小拉线开始将自身楔入部段结束点处的间隙中的风险。这进而还保护周围部分免受拉线的影响。例如，在运动过程中，拉线不会与弯曲的覆盖件(即，覆盖弯曲区段的外套管)摩擦，并且因此不会对弯曲的覆盖件(比如销孔)造成任何磨损。

在实施例中，该线圈弹簧是可压缩的。通过使用可压缩的线圈弹簧(即，没有紧密缠绕且因此可轴向压缩的线圈弹簧)，当弯曲区段弯曲时，线圈弹簧可以适配其长度并因此不抑制弯曲。

在实施例中，该线圈弹簧的至少一部分是不可压缩的。通过使线圈弹簧的一部分不可压缩，可以控制弯曲区段的总体弯曲特性。在使用时，令人期望的是弯曲区段的远端在近端之前弯曲并且弯曲得更多。例如，通过被紧密缠绕的线圈弹簧在线圈弹簧的近端提供合适的不可压缩区段，将在某种程度上抑制弯曲，由此允许弯曲区段的远端和其他部分在近端之前弯曲并且弯曲得更多。当然，还可以在线圈弹簧的长度的一些部分上逐渐地改变节距，使得可压缩性改变和/或一些部分在其他部分之前被完全压缩。也可以提供紧密缠绕的区段，以便使线圈弹簧的近端和远端更加牢固和刚性，以便更好地控制在弯曲区段本体的相应的近端部段和远端部段中它们被容纳所在的适当位置。在任何情况下，在实施例中，该线圈弹簧的不可压缩部分提供该线圈弹簧的近端。

根据实施例，该线圈弹簧被设计为允许至少10％、优选地10％与20％之间、最优选大约13.5％的最大压缩。取决于其中实现本披露的具有线圈弹簧的弯曲区段本体的内窥镜的类型，这将允许在弯曲区段的最大期望弯曲下实现最大压缩，而同时防止在弯曲区段的相反侧(在这种情况下被拉伸的一侧)的相对布置的对应线圈弹簧在相应的近端部段和远端部段中从其容纳处中的期望位置离位。

在实施例中，该线圈弹簧是钢弹簧。钢弹簧易于以低成本获得，并且可以容易地被设计为具有期望的压缩特性。

附图说明

现在将基于非限制性示例性实施例并且参考附图更详细地描述本披露，在附图中：

图1示出了内窥镜的远侧端头部分，该内窥镜具有弯曲区段，但是为了说明的目的移除了外套管，

图2示出了图1的远侧端头部分的细节，该远侧端头部分包括弯曲区段本体的一部分，但是为了说明的目的移除了端头闭合构件和摄像头壳体，

图3示出了如图2所示的弯曲区段的端视图，

图4示出了如图3所示的弯曲区段的端视图，但是出于说明的目的还移除了闭合板构件，

图5示出了具有以虚线示出的管的弯曲区段的端视图，以更好地看到中心通路，

图6示出了在弯曲区段本体的近端与远端之间的中间区段的侧视图，

图7示出了弯曲区段本体的近端的部分截面，

图8示出了容纳在弯曲区段本体中的线圈弹簧的第一实施例，

图9示出了容纳在弯曲区段本体中的线圈弹簧的第二实施例，

图10示出了包括连接至显示单元的根据本披露的内窥镜的系统。

具体实施方式

首先转向图10，根据本披露的系统包括显示单元1和内窥镜2。内窥镜2经由线缆连接3连接至显示单元1，但不排除无线连接。内窥镜2包括要由操作者的手抓握的近侧手柄4。可插入比如体腔等腔内的插入绳5从手柄4朝向内窥镜2的远端延伸。在内窥镜2的远端处，插入绳的主插入绳终止于包括多个铰接部段8、9(在图10中不可见)的弯曲区段6中，其中，最远侧部段9包括摄像头壳体10或与该摄像头壳体相关联。手柄4包括控制杆7、旋钮等，其可以通过操作者抓握手柄4的手上的手指来移动。取决于拉线11(在图10中不可见)的数量，控制杆7的运动经由一根或多根拉线11传递至弯曲区段6的最远侧部段9，从而允许弯曲区段6沿一个或多个方向弯曲。在以下示例和实施例中，拉线11的数量是两根，但是如本领域技术人员将理解的，也可以实现比如一根或四根等其他数量。

在图1中，更详细地示出了形成内窥镜2的远侧端头部分的弯曲区段6，并且为了说明的目的移除了外套管。弯曲区段6包括弯曲区段本体12，所述弯曲区段本体包括多个部段8、9、14，更具体地：远端部段9、近端部段14、以及多个中间部段8。部段8、9、14借助于合适的铰链构件15(比如与弯曲区段本体12的其余部分一体模制的箔铰链)以铰接方式连接。提供内窥镜2的工作通道的柔性管16穿过设置在所有部段8、9、14中并且由所有部段提供的中心通路17从近端部段14通至远端部段9，通至设置在摄像头壳体10中的远侧出口端口18。摄像头壳体10本身优选地连接至远端部段9、整合在该远端部段中、或者以其他方式形成该远端部段的一部分。

图2示出了移除了摄像头壳体10以及与本披露无关的一些其他部分的弯曲区段本体12的远侧部分的更详细视图。在此，两根拉线11的远端是可见的。虽然被称为拉线11，因为一旦它们的远端被紧固到远端部段9，它们就作为单独的线机械地和动力学地起作用。然而，为了在内窥镜2的组装过程中的实际处理，这两根拉线常常、并且在本示例中由一根单线构成，因此在其间留下桥11’，其本身不出于其动力学功能的目的。典型地，将使用粘合剂来紧固端部。

在图2中，还可以看到，根据本披露的内窥镜2包括两个线圈弹簧19。这些线圈弹簧19各自限定中心线圈通路13，拉线11容纳在该中心线圈通路中。线圈弹簧19优选地由常见的弹簧钢(比如AISI 304不锈钢)制成。布置在远端部段9中的终端支架20用作线圈弹簧19的端部止挡件，从而防止它们进入远端部段9中太远。在图3中更好地看到终端支架20。图3是对应于图2(即，包括相同的部分)的端视图。在此，可以看到，终端支架20具有C形或马蹄形形状，该形状具有用于拉线11、电线(未示出)以及柔性管16的适当切口。马蹄形形状的外圆周21适于远端部段9的内部形状。

在图4中，为了更好地看到中心通路17，终端支架20已被移除，该中心通路不仅延伸穿过远端部段9，而且基本上也延伸穿过每个中间部段8和近侧部段14。中心通路17的截面包括基本上圆形的中心部分，该中心部分的直径适于柔性管16的外径，以便容纳和支撑柔性管16，以例如防止扭结。

在截面中，中心通路17还包括容纳线圈弹簧19和拉线11的两个凸耳23。提供内窥镜2的工作通道的柔性管16的外部与两个凸耳23中的每一个凸耳一起形成基本上闭合的管腔，该两个凸耳与内窥镜2的工作通道相邻但分开。

如在图5中可以更好地看到的，中心通路17的截面形状包括具有共享中心C和相同半径的圆形周边的多个扇形22，所述扇形的总长度长于所述圆形周边的一半，以便为提供内窥镜2的工作通道的可弯曲管状构件16的外部提供所述支撑。在图5中，存在两个扇形22：一个扇形在两个凸耳23之间延伸大致170度；并且另一个扇形大约在一个凸耳23与适于容纳线缆等(未示出)的另一个凸耳23’之间延伸。

线圈弹簧19所具有的外径足够大，以防止它们进入中心通路17与柔性管之间可能存在的、或者对于柔性管16的给定刚性当弯曲区段6弯曲时可能出现的任何间隙24。在所展示的示例中，如果根据优选实施例，柔性管是由合适的聚合物材料(比如Pellethane 2363-65D TPU)制成，并且尺寸大约如下，则将满足这个标准：部段8、9、14的外径：2.75mm。柔性管16的外径：1.45mm。中心通路17的圆形部分的内径：1.55mm。柔性管16的壁厚：0.10mm。拉线11的直径：0.18mm。不锈钢线圈弹簧19的外径：0.40mm：中心线圈通路13：0.24mm。

现在转向图5，以侧视图示出了弯曲区段本体12的中间区段，其中容易地可见部段8和将其互连的铰链构件15。在部段8之间的间隙中，柔性管16和线圈弹簧19是可见的。如可以看到的，线圈弹簧19没有紧密缠绕，并且通过绕匝之间的间隔，可以看到拉线11。因为线圈弹簧19未紧密缠绕，因此当弯曲区段本体12弯曲时，这些线圈弹簧可以在近端部段14和远端部段9中并且在该近端部段与该远端部段之间压缩，并且拉线11在其间在弯曲区段本体12中所沿的距离变短。线圈弹簧19优选地保持松弛，即，它们的端部不紧固至弯曲区段本体12，因此不发生可能需要额外施加力的扩张。另一方面，这意味着每个线圈弹簧19的近端25和远端26(参考图6至图8)可以相对于在相应的近端部段14或远端部段9中形成的任何接收座滑动。

尤其为了防止线圈弹簧19卡在接收座的任何边缘上，每个线圈弹簧的近端和/或远端优选地紧密缠绕，即，在绕匝之间没有间隔，并且在内窥镜2的使用过程中出现的力下没有可压缩性。至少紧密缠绕线圈弹簧19的近端25的另一个理由在于，弯曲区段6的弯曲特性可以由此以有利的方式受到影响。更具体地，可以对抗具有相同中间部段8的弯曲区段6在拉动拉线11时在近端部段14处首先弯曲的总体倾向。由于不可压缩，线圈弹簧19的至少一侧在弯曲过程中将抵抗进一步的压缩，并且必须施加额外的力以便在线圈弹簧19的相反侧上的每个绕匝之间有力地形成间隙并扩张该间隙。这种抗弯曲性足以使弯曲区段6开始进一步朝向通常期望急弯曲曲率的弯曲区段6的远端弯曲，或在该远端处开始弯曲。如将从图7和图8的比较中看到的，这个不可压缩的抗弯曲部分的长度可以在实施例之间变化，例如取决于特定类型的内窥镜2所期望的特定弯曲特性。紧密缠绕部分25、26之间的可压缩部分27优选地具有恒定节距，即，绕匝之间的间隔相同。然而，不排除具有变化的节距以甚至更好地影响弯曲特性，但这使得线圈弹簧19在制造上稍微更复杂。

紧密缠绕部分25、26的相应长度明显地取决于线圈弹簧19的总长度，其本身可以根据内窥镜2的预期用途而变化。在图7所示的处于如制造的放松状态下的一个优选实施例中，线圈弹簧19具有上述0.40mm的外径和0.24mm的中心线圈通路13。总长度是52.0mm，即，大约是外径的130倍。远侧紧密缠绕部分26是总长度中的1.0mm，并且近侧紧密缠绕部分25是总长度中的3.0mm，使得构成其余部分的中间可压缩部分27是48.0mm。相对而言，可以说，远侧紧密缠绕部分26构成总长度的大约百分之2，近侧紧密缠绕部分25构成线圈弹簧19的总长度的大约百分之6，而未压缩的可压缩中间部分27构成总长度的大约百分之73。

在图8所示的处于如制造的放松状态下的另一个优选实施例中，线圈弹簧19也具有上述0.40mm的外径和0.24mm的中心线圈通路13。远侧紧密缠绕部分26是总长度中的1.0mm，并且近侧紧密缠绕部分25是总长度中的16.0mm，使得构成其余部分的中间可压缩部分27是35.0mm。相对而言，可以说，远侧紧密缠绕部分26构成总长度的大约百分之2，近侧紧密缠绕部分25构成总长度的大约百分之31，而未压缩的可压缩中间部分27构成总长度的大约百分之67。

当然还可以设想，近侧紧密缠绕部分25仅用于装配在接收座中的目的，如对于远侧紧密缠绕部分26的情况，在这种情况下，该近侧紧密缠绕部分可以更短(特别地也仅1.0mm)，从而允许可压缩性分布在总长度的其余大约百分之96上。换言之，近侧紧密缠绕部分25可以构成从大约百分之2到百分之31的区间内的任何长度，特别是在从总长度的大约百分之6到百分之31的区间内的任何长度。该区间的较高端将确保弯曲区段6的近端比远端不易弯曲，因此在拉动拉线11时，首先在远端出现期望的弯曲。可以设想不可压缩线圈部分的甚至更长的长度，但是考虑到在那种情况下压缩将在可压缩线圈弹簧19的越来越短的长度上进行，鉴于防止拉线11和线圈弹簧19进入间隙24的主要目的，所需的节距可能会不令人期望地高。在这方面，应注意的是，所需的压缩优选地是总长度中的7mm或大约百分之13.5，但是已经发现在从大约10％至20％的范围内的最大压缩是可接受的。如果最大压缩太小，则将不会达到铰接部段8、9、14可允许的弯曲区段6的最大弯曲。

上述相对长度、直径和压缩将也适用于其他尺寸的内窥镜。

由于内窥镜通常使用紧密缠绕线圈作为鲍登线缆的管，因此还可以设想，上述线圈弹簧19仅构成这种鲍登管线圈的在其远端处的适当长度，即，鲍登线圈管的连续延伸穿过插入绳5一直到远端部段9的远端，但是包括如以上实施例中所述的布置在弯曲区段中的非紧密缠绕的可压缩部分。

而且，因为线圈弹簧19为弯曲区段提供了自校直特性，因此如果需要的话，内窥镜手柄也可以设置有可由操作者使用例如旋钮或杆来操作的制动或锁定装置。

所使用的附图标记清单

1 显示单元

2 内窥镜

3 线缆连接

4 手柄

5 插入绳

6 弯曲区段

7 控制杆

8 中间部段

9 远端部段

10 摄像头壳体

11 拉线

12 弯曲区段本体

13 中心线圈通路

14 近端部段

15 铰链构件

16 柔性管

17 中心通路

18 远侧出口端口

19 线圈弹簧

20 终端支架

21 马蹄形形状的外圆周

22 圆形扇形

23 凸耳

24 间隙

25 近侧紧密缠绕部分

26 远侧紧密缠绕部分

27 中间可压缩部分

Claims

1.一种内窥镜，该内窥镜包括铰接式弯曲区段本体，

2.根据权利要求1所述的内窥镜，其中，所述线圈弹簧限定容纳和引导拉线的中心通路。

3.根据权利要求1或2中任一项所述的内窥镜，其中，所述线圈弹簧穿过每个中间部段的闭合管腔从该近端部段延伸至该远端部段。

4.根据前述权利要求中任一项所述的内窥镜，其中，所述线圈弹簧是可压缩的。

5.根据前述权利要求中任一项所述的内窥镜，其中，该线圈弹簧的至少一部分是不可压缩的。

6.根据权利要求5所述的内窥镜，其中，该线圈弹簧的不可压缩部分提供该线圈弹簧的近端。

7.根据权利要求4至6中任一项所述的内窥镜，其中，该线圈弹簧被设计为允许至少10％、优选地10％与20％之间、最优选大约13.5％的最大压缩。

8.根据前述权利要求中任一项所述的内窥镜，其中，该线圈弹簧是钢弹簧。

9.一种系统，该系统包括根据前述权利要求中任一项所述的内窥镜和能够与其连接的显示单元。