CN117320608A - 包括铰链长度变化的弯曲区段的内窥镜 - Google Patents

Abstract

本披露内容涉及一种内窥镜(2)，该内窥镜包括：内窥镜手柄(4)；以及插入绳(6)，该插入绳被配置成插入患者的体腔中、并且包括由一块或两块聚合物材料制成的可弯曲的弯曲区段(10)；弯曲区段(10)包括：多个弯曲节段(20)；以及多个可弯曲的铰链(28)，该多个可弯曲的铰链与多个弯曲节段(20)保持在一起，多个铰链(28)各自具有特定的铰链长度(hl)；弯曲区段(10)具有部分(32)，在该部分中，铰链长度(hl)从所述部分(32)的近端节段(22)向所述部分(32)的远端节段(26)主要地增加；并且部分(32)包括通过铰链长度(hl)的突然增加形成的至少一个触发点(40)。

Description

包括铰链长度变化的弯曲区段的内窥镜

说明书

本披露内容涉及一种(一次性使用的)内窥镜，该内窥镜包括：内窥镜手柄；以及插入绳，该插入绳被配置成被插入患者的体腔中、并且包括由一块或两块聚合物材料制成的可弯曲的弯曲区段，该弯曲区段包括：多个弯曲节段；以及多个可弯曲的铰链，该多个可弯曲的铰链与多个弯曲节段保持在一起并一体地形成。

背景技术

内窥镜和类似的专用器械(比如支气管镜、关节镜、结肠镜、腹腔镜、胃镜、十二指肠镜和输尿管镜)在现有技术中是众所周知的，并且被用于对中空器官和体腔的目视检查和诊断并且辅助手术(例如，用于目标组织取样)。总体上，内窥镜的、经由弯曲区段和插入管与近侧内窥镜手柄连接的远侧端头单元可以插入要用内窥镜探查的中空器官或体腔。可重复使用的内窥镜和可丢弃的(即，一次性使用的)内窥镜两者在现有技术中都是已知的。

已知的内窥镜通常包含操控/控制线，其被拉动并释放而使内窥镜的(柔性)弯曲区段弯曲，以便使远侧端头单元倾斜。为了实现弯曲区段的弯曲，由使用者施加到设置在近侧内窥镜手柄处的例如手柄轮或操作杆的旋转力可以总体上被传递成在操控线的轴向方向上作用于操控线的拉力。

一次性使用的内窥镜是已知的，其具有以一个单块聚合物材料或两个单块聚合物材料模制而成的弯曲区段。这种一次性使用的内窥镜的弯曲区段包括通过可弯曲的铰链/铰链构件保持在一起的多个刚性弯曲节段。通常，铰链尺寸和铰链布局确定弯曲区段的弯曲轮廓(特别是弯曲半径和弯曲角度)。在此上下文中，例如从现有技术已知，提供一致铰链设计，即提供宽度和长度从弯曲区段的近端向弯曲区段的远端是恒定的一致铰链。

总体上，期望提供弯曲半径恒定的、圆形的弯曲轮廓。即，期望弯曲区段的弯曲轮廓更遵循或更接近完美的圆形而不是耳形。已经证明，此目标难以用一些一次性使用的内窥镜(例如，用具有既长又薄的弯曲区段、即弯曲区段的长度与弯曲区段的直径之比较高的弯曲区段的一次性使用的内窥镜)来实现，特别是在提供了一致铰链设计的情况下。弯曲区段的长度与弯曲区段的直径之比较高的内窥镜的示例是输尿管镜。特别地，已经证明，随着具有一致铰链设计的弯曲区段的长度增加，弯曲轮廓可以被描述为使得弯曲半径从弯曲区段的近端向弯曲区段的远端不断增加，使得弯曲轮廓更遵循耳形。

从US10,321,804B2中已知一种具有弯曲区段的一次性使用的内窥镜，该弯曲区段具有非一致铰链设计。特别地，披露了柔性铰链/铰链构件的厚度/宽度从弯曲区段的远端向弯曲区段的近端不断增加。因此，US10,321,804B2披露了一种具有刚度变化的、特别是在弯曲区段的远端处刚度较低而在弯曲区段的近端处刚度较高的弯曲区段的一次性使用的内窥镜。然而，利用从所述文件已知的设计，当弯曲区段既长又薄时，也无法实现圆形的弯曲轮廓。此外，变化/增加的铰链宽度/厚度可能会使最宽的铰链中的应变/应力增加，因此增加永久变形的风险。进一步地，已经证明，铰链中会发生扭结，并且弯曲轮廓对宽度的即使很小的变化也非常敏感。

US 3,060,972披露了一种具有弯曲区段的可重复使用的柔性内窥镜。在弯曲区段中，设置有圆形的弯曲元件和单独的间隔环形元件(如垫圈或套筒)。间隔环形元件设置在圆形的弯曲元件之间。弯曲区段具有弯曲半径不同的区段。特别地，间隔环形元件的不同长度会引起弯曲半径的变化。如果期望大的弯曲半径，则应使用长度较短的环形元件，而如果期望小的弯曲半径，则应使用长度较长的环形元件。根据US 3,060,972的披露内容，期望弯曲区段的远侧部分首先曲折，而弯曲区段的近侧部分保持笔直。然而，由于提供由圆形的弯曲元件和单独的间隔环形元件(如垫圈或套筒)组成的弯曲区段的制造成本很高，因此并不适合于一次性使用的内窥镜。

US 5,297,443披露了一种适合于可重复使用的内窥镜的柔性定位臂。柔性定位臂包括多个弹性联接的刚性节段，可以使用控制线将该多个弹性联接的刚性节段拉成曲线。根据所述文件的披露内容，可以提供用于大致定位的、刚度相对较大的近侧区段以及用于精细定位的、相对柔性的远侧区段。进一步地，通过改变设置在刚性节段之间的接头的尺寸和柔性，可以仅使远端弯曲。接头形成为节段之间的弹簧或其他弹性联接件，并且节段之间的弹簧/其他弹性联接件的长度可以是变化的。特别地，可以在近端附近设置较短的(刚度较大的)连接件，并且可以在接近柔性定位臂的期望较大柔性的远端处设置较长的(较具柔性的)连接件。然而，US 5,297,443中所披露的柔性定位臂也由于制造成本较高而并不适合于一次性使用的内窥镜。

发明内容

本披露内容的任务和目的是消除或至少减少现有技术的缺点。特别地，应提供一种一次性使用的内窥镜，其中，当弯曲区段完全弯曲时，弯曲力沿着弯曲区段的长度更加均匀地分布，凭借于此，弯曲区段实现或至少近似圆形的弯曲形状/轮廓。弯曲节段之间的铰链、特别是近侧铰链中的应力和应变应在弯曲区段弯曲时尽可能最小化。

本披露内容的这些任务和目标通过根据权利要求1的内窥镜和根据权利要求30的系统得以解决。有利的实施例在从属权利要求中要求保护和/或在下文予以解释。

在本披露内容中，“近侧”总体上是指“在背离患者而朝向使用者的方向上”，而“远侧”总体上是指“在背离使用者而朝向患者的方向上”。

本披露内容涉及一种(一次性使用的)内窥镜，该内窥镜包括：内窥镜手柄；以及插入绳，该插入绳被配置成插入患者的体腔中、并且包括由一块或两块聚合物材料制成的可弯曲的弯曲区段；弯曲区段包括：多个弯曲节段；以及多个可弯曲的铰链，该多个可弯曲的铰链与多个弯曲节段保持在一起并一体地形成，多个铰链各自具有特定的铰链长度；弯曲区段具有部分/区段，在该部分/区段中，该铰链长度从所述部分/区段的近端节段向所述部分/区段的远端节段主要地/总体地增加；并且所述部分/区段包括通过铰链长度的突然增加形成的至少一个触发点。

通过设置铰链长度在弯曲区段的所述部分中沿近侧-远侧方向总体地/主要地增加的可弯曲的铰链，各个铰链的刚度沿近侧-远侧方向主要地/总体地减小。换句话说，多个可弯曲的铰链中的近侧铰链可以(在其铰链长度上)较短，因此这些近侧铰链的刚度可以高于多个铰链中的远侧铰链的刚度。

根据本披露内容，通过适合地设定/改变/选择铰链的铰链长度，设置在弯曲区段的所述部分中的铰链的刚度因此沿近侧-远侧方向变化。有利地，弯曲区段的弯曲曲率因此可以通过根据/基于沿着近侧-远侧轴线的位置选择铰链的理想刚度(即，理想铰链长度)来控制。

根据本披露内容，特别地已经证明，通过设置具有不同铰链长度、特别是沿近侧-远侧方向总体地/主要地增加的铰链长度(即，近侧铰链比远侧铰链短)的铰链，弯曲曲率可以被设定成接近圆的曲率，特别是与具有一致铰链长度的一致铰链相比，具有一致铰链长度的一致铰链提供耳形的弯曲曲率，特别是在弯曲区段长且直径较小的情况下。

应当理解，弯曲区段的上述部分可以构成整个弯曲区段，或者可以仅构成弯曲区段的一部分/区段。换句话说，例如可以设置，例如在弯曲区段的近端处或在弯曲区段的远端处的单独的弯曲节段/单独的铰链或多个单独的弯曲节段/铰链不形成弯曲区段的所述部分的一部分。在所述部分构成/形成/是整个弯曲区段的情况下，则可以说，铰链长度优选地从弯曲区段的近端节段向弯曲区段的远端节段总体地/主要地增加。

根据本披露内容，铰链长度从弯曲区段的所述部分的近端节段朝向弯曲区段的所述部分的远端节段总体地/主要地增加。即，铰链长度沿近侧-远侧方向逐渐/不断增加并非必要或必需。换句话说，在弯曲区段的所述部分中，可以例如具有/存在铰链长度保持恒定或者甚至减小的相邻的铰链，只要所述部分的近端节段与相邻的(远侧)节段之间的铰链长度小于所述部分的远端节段与相邻的(近侧)节段之间的铰链长度即可。

还可以说，本披露内容涉及一种包括铰链长度变化的、特别是铰链长度沿近侧-远侧方向总体地/主要地增加的弯曲区段的内窥镜。

根据本披露内容，弯曲区段的所述部分包括铰链长度的至少一个突然/陡然变化。铰链长度的所述突然变化被指定为触发点。触发点总体上用于将弯曲区段的上述部分至少划分成两个子区段。需要补充的是，还可以设置更多的子区段，比如三个子区段、四个子区段、五个子区段或六个子区段。

特别地，已经证明，通过设置这样的一个或多个触发点，不仅可以影响完全弯曲的弯曲区段的曲率，而且可以影响弯曲区段从起始点(在该起始点处，弯曲区段是笔直的)的弯曲直到该弯曲区段完全弯曲的方式。有利地，本披露内容的弯曲区段并不像一致(相等长度)铰链的情况一样主要在弯曲区段的近端处开始弯曲。而是，根据本披露内容的弯曲区段优选地也在弯曲区段的远端处开始弯曲，从而产生更好的弯曲形状并减小近侧铰链中的应力。触发点优选地使得弯曲也能够在弯曲区段的远端中开始。

因此可以说，弯曲区段优选地被配置成在触发点处/触发点周围开始弯曲。

根据优选实施例，触发点被配置成将弯曲区段的所述部分划分成一系列的至少两个杠杆。

已经证明，根据本披露内容的弯曲区段可以被认为是一个系统的杠杆。在铰链长度相同、或者铰链长度在弯曲区段的长度之上逐渐变化(即，铰链长度没有任何突然增加)的情况下(根据本披露内容，这不是优选的)，弯曲区段充当一个长的杠杆，即，施加在远侧端头处的大量的力将行进到/前往根部并被吸收到最近侧铰链的变形/弯曲中。另一方面，在铰链长度在触发点之上突然变化的情况下(根据本披露内容，这是优选的)，弯曲区段充当一系列较小的杠杆，并且施加在远侧端头处的一定量的力将仅行进至触发点/铰链并被吸收到触发点/铰链的变形/弯曲中，使得仅较小量的力将行进至最近侧铰链并被吸收到最近侧铰链的变形/弯曲中。

换句话说，触发点优选地有效地将构成弯曲区段的“长的杠杆”断成一系列的“较小/较短的杠杆”，使得施加在远侧端头处的力将更高程度地仅行进至最后一个/最远侧触发点并仅向最后一个/最远侧触发点施加变形。通过结合至少一个触发点，弯曲力可以更均匀地分布在整个弯曲区段中，而且产生更圆形的弯曲形状。此外，已经表明，添加至少一个触发点降低了弯曲区段的近侧铰链中的应变/应力。

总而言之，根据本披露内容，显而易见，铰链长度沿近侧-远侧方向逐渐/不断增加不一定是优选的。特别地，实验和模拟已经表明，与铰链长度沿近侧-远侧方向逐渐/不断增加相比，将弯曲区段划分成较小的(子)区段并在这些(子)区段之间引入铰链长度的突然变化是更优选的。

根据优选实施例，铰链长度在触发点处的增加大于铰链长度在设置在弯曲区段的所述部分中的任何其他相邻的可弯曲的铰链之间的增加。

特别地，弯曲区段可以具有铰链长度逐渐增加的(子)部分/(子)区段，从而致使相邻的可弯曲的铰链之间的铰链长度逐渐小幅增加。触发点处的铰链长度的增加应至少(远)大于弯曲区段的、铰链长度逐渐增加的这种(子)部分/(子)区段中的相邻的铰链之间的最大增加。

优选实施例的特征在于，铰链长度的增加是铰链长度从弯曲区段的所述部分的近端节段向弯曲区段的所述部分的远端节段的平均增加的至少两倍、优选地至少三倍。

在此上下文中，铰链长度的平均增加a可以被定义为所述部分的最远侧铰链的长度hl_d减去所述部分的最近侧铰链的长度hl_p除以所述部分中的弯曲节段的数量n。

a ＝ (hl_d - hl_p)/n 等式(1)

尤其优选的是，铰链长度从弯曲区段的近端节段向弯曲区段的远端节段增加，并且设置了至少一个触发点，在该触发点处，铰链长度的增加是铰链长度从弯曲区段的近端节段向弯曲区段的远端节段的平均增加的至少两倍、优选地至少三倍。

优选地，触发点形成为一个弯曲节段或几个弯曲节段之上铰链长度的突然增加。也可以说，考虑到两个铰链或更多个铰链(例如，三个铰链或四个铰链)之间的增加，触发点优选地形成为铰链长度的突然增加。根据本披露内容的优选实施例，铰链长度的突然增加仅存在于两个相邻的铰链之间(位于这两个相邻的铰链之间的一个弯曲节段之上的增加)。然而，本披露内容不限于所述优选实施例，并且还可以设想到的是，形成触发点的铰链长度的突然增加存在于三个或更多个相邻的铰链之间(位于三个或更多个相邻的铰链中的两个外铰链之间的两个或更多个弯曲节段之上的增加)。

根据优选实施例，在弯曲区段的所述部分中设置了至少两个触发点。换句话说，优选地，在弯曲区段的所述部分中设置了铰链长度的至少两个突然变化。这也意指，优选地，弯曲区段的所述部分包括一系列的至少三个杠杆。有利地，所述优选实施例实现了：当弯曲区段完全弯曲时，达到甚至更加圆形的弯曲形状；力甚至更好地分布在整个弯曲区段中；弯曲区段的远端处的弯曲甚至更提早开始；以及甚至更小的应力/应变被引入弯曲区段的近侧铰链中。

优选地，可以适用的是，铰链长度在两个触发点处的增加大于铰链长度在设置在所述部分中的任何其他相邻的可弯曲的铰链之间的增加。进一步优选的是，对于至少两个触发点中的每一个，可以适用的是，铰链长度的增加是铰链长度从所述部分的近端节段向所述部分的远端节段的平均增加的至少两倍、优选地至少三倍。

需要补充的是，还可以设置多于两个触发点，例如三个触发点、四个触发点、五个触发点等。

优选地，对于弯曲区段的所述部分的包括第一近侧节段、第二中间节段和第三远侧节段的三个相邻的弯曲节段中的任何一个，适用的是，第二中间节段与第三远侧节段之间的铰链长度大于或等于第一近侧节段与第二中间节段之间的铰链长度。根据所述优选实施例，因此设置，弯曲区段的所述部分中的铰链长度没有减小，即铰链长度沿近侧-远侧方向增加或保持恒定。因此，优选地，沿近侧-远侧方向的刚度没有增加。

优选地，对于整个弯曲区段，适用的是，对于包括第一近侧节段、第二中间节段和第三远侧节段的三个相邻的弯曲节段中的任何一个，第二中间节段与第三远侧节段之间的铰链长度大于或等于第一近侧节段与第二中间节段之间的铰链长度。

弯曲区段可以包括三个区段，即第一近侧区段、第二中间区段和第三远侧区段，并且触发点可以形成为第一近侧区段与第二中间区段之间的铰链长度的突然变化，和/或触发点可以形成为第二中间区段与第三远侧区段之间的铰链长度的突然变化。尤其优选的是，在第一近侧区段中设置了铰链长度的逐渐增加，在第二中间区段中设置了恒定的铰链长度，并且在第三远侧区段中设置了恒定的铰链长度。

例如可以提供尤其优选的实施例，根据该实施例，弯曲区段包括三个区段，即第一近侧区段、第二中间区段和第三远侧区段，其中，在第一近侧区段中设置了铰链长度的逐渐增加，在第二中间区段中设置了恒定的铰链长度，并且在第三远侧区段中设置了恒定的铰链长度，并且其中，第一触发点形成为第一近侧区段与第二中间区段之间的铰链长度的突然变化，并且第二触发点形成为第二中间区段与第三远侧区段之间的铰链长度的突然变化。根据本披露内容，特别显而易见，所述尤其优选的实施例提供了期望的且大大改进的弯曲性能。

替代性地，例如还可以设置，弯曲区段包括三个区段，即第一近侧区段、第二中间区段和第三远侧区段，其中，在第一近侧区段中设置了铰链长度的逐渐增加，在第二中间区段中设置了恒定的铰链长度，并且在第三远侧区段中设置了恒定的铰链长度，并且其中，仅一个触发点形成为第二中间区段与第三远侧区段之间的铰链长度的突然变化。

铰链长度可以在0.3mm至2mm的区间内变化，优选地在0.3mm至1mm的区间内变化，更优选地在0.3mm至0.6mm的区间内变化。特别地，根据本披露内容，显而易见，对于铰链长度短于0.3mm的铰链，将难以为弯曲区段制成耐用的模制工具。进一步地，对于长于0.6mm的铰链，将难以提供既长又薄、具有足够的扭转刚度的弯曲区段。然而，出于一些目的，可以在上至1mm或甚至2mm的铰链长度处实现足够的扭转刚度。

优选地，弯曲区段的直径小于3mm。进一步优选的是，弯曲区段的长度为至少40mm。

铰链长度在触发点处可以增加至少0.03mm、并且最大增加0.15mm或最大增加0.25mm。因此，尤其优选的是，根据本披露内容，铰链长度增加至少0.03mm可以被理解为铰链长度的突然增加。

多个铰链可以具有特定的铰链宽度，其中，铰链宽度在弯曲区段的所述部分之上是恒定的。特别地，已经证明，变化/增加的铰链宽度/厚度可能会使最宽的铰链中的应变/应力增加，特别是在弯曲区段重复弯曲期间，因此增加弯曲区段永久变形/失效的风险。进一步地，已经证明，在铰链宽度变化的情况下，铰链中可能会发生扭结，并且弯曲轮廓对于宽度的即使很小的变化也非常敏感。因此，根据本披露内容优选的是，铰链宽度是恒定的。

进一步地，弯曲节段的长度可以从弯曲区段的所述部分的近端节段向弯曲区段的所述部分的远端节段主要地/总体地减小。因此，优选的是，当铰链被制成得更长(即，沿近侧-远侧方向)时，将弯曲区段中的弯曲节段制成得更短。这进一步在弯曲区段的远端中增加了柔性并降低了刚度。因此，在弯曲区段的远端中也可以更容易开始弯曲，而且更容易获得圆形的弯曲轮廓。

弯曲区段可以被配置成至少近似地弯曲成圆形形状。

进一步地，弯曲区段可以被配置成在弯曲区段的近端部分和远端部分两者处开始弯曲。

本披露内容的内窥镜优选地为一次性使用的内窥镜。(一次性使用的)内窥镜可以是小直径内窥镜，特别是输尿管镜。

根据本披露内容，弯曲区段由一块或两块聚合物材料制成/组成，并且可弯曲的铰链与弯曲节段一体地(整体式地、一件式地、一种材料地)形成。优选地，弯曲区段由一块聚合物材料制成。聚合物材料优选为热塑性聚合物材料，特别是POM(聚甲醛)。

内窥镜可以包括用于控制插入绳的弯曲区段的弯曲移动的一根或多根操控线。

内窥镜可以包括操作单元(例如，操作杆或手柄轮)，该操作单元被设置用于操作(多根)操控线并且用于使插入绳的弯曲区段在弯曲平面内弯曲。内窥镜也可以包括两个操作单元(例如，两个操作杆/手柄轮)，这两个操作单元被设置用于操作(多根)操控线并且用于使插入绳的弯曲区段在第一弯曲平面和第二弯曲平面内弯曲。

除了弯曲区段之外，插入绳还可以包括插入管和远侧端头单元。

本披露内容进一步涉及一种包括如上所述的内窥镜、以及监视器的系统。

附图说明

下面使用优选实施例并参考附图更详细地解释本披露内容。

图1是示出了根据本披露内容的内窥镜的立体图；

图2是示出了内窥镜的弯曲区段的立体图；

图3是图2的细节A的详细视图，其示出了弯曲区段的可弯曲的铰链；

图4是示出了弯曲区段在弯曲期间的耳形弯曲轮廓的平面视图；

图5是示出了弯曲区段在弯曲期间的相当圆形的弯曲轮廓的平面视图；

图6是示出了根据第一优选实施例的弯曲区段的平面视图；

图7是示出了根据第二优选实施例的弯曲区段的平面视图；

图8是示出了没有触发点的弯曲区段的弯曲行为的立体图；

图9是示出了具有触发点的弯曲区段的弯曲行为的立体图；

图10是用于展示弯曲区段的制造工艺的立体图；

图11是用于展示弯曲区段的制造工艺的平面视图；以及

图12是可连接到根据本披露内容的内窥镜的监视器的前视图。

附图本质上是示意性地并且仅用于理解本披露内容。不同实施例的特征可以彼此互换。

具体实施方式

在图1中，示出了内窥镜2。内窥镜2优选地是一次性使用的内窥镜。内窥镜2优选地但不一定是小直径内窥镜，比如输尿管镜。内窥镜2包括近侧内窥镜手柄4，该近侧内窥镜手柄被设计成由使用者/医生握持并且被配置成容纳内窥镜2的操作零件。进一步地，内窥镜2包括插入绳6，该插入绳被配置成插入到患者的体腔中。插入绳6包括插入管8、弯曲区段10和远侧端头单元12，该插入管、该弯曲区段和该远侧端头单元按此顺序从近侧内窥镜手柄4延伸。小直径内窥镜2在弯曲区段10和远侧端头单元12处的直径可以小于或等于3.2mm、优选地小于或等于3.0mm，并且可以包括提供从内窥镜手柄4延伸到远侧端头单元12的工作通道的工作通道管。

在远侧端头单元12处，布置/安装有图像捕获装置(比如微型摄像机)和照明装置(比如发光二极管或连接至近侧光源的光纤)，使得可以照亮并检查患者体腔。图像捕获装置所捕获的图像可以显示在如图12所展示的监视器13上。监视器13与内窥镜2分开设置，并且经由缆线14或无线地与该内窥镜连接/可与该内窥镜连接。

内窥镜手柄4包括操作单元15，该操作单元优选地形成为操作杆，以用于操控插入绳6的弯曲区段10。特别地，可以由使用者向操作单元15施加旋转/转动力。可以通过使弯曲区段10弯曲来使远侧端头单元12倾斜/移动。特别地，操作单元15可以由使用者操作以使远侧端头单元12在弯曲平面内(例如，上下)倾斜。弯曲区段10可以在很大程度上由柔性封套覆盖以防止污染。

内窥镜2可以包括用于控制弯曲区段10的弯曲移动的操控线(未示出)。操控线可以连接至操作单元15。操控线可以延伸穿过插入管8和弯曲区段10。通过转动操作单元15，可以拉动并释放操控线/操控线部分，并且远侧端头单元12可以根据操作单元15旋转的方向倾斜。换句话说，通过操作操作单元15，使用者能够通过使弯曲区段10对应地弯曲而使远侧端头单元12在弯曲平面内倾斜。

应当理解，虽然图1示出了单平面弯曲内窥镜，但是本披露内容不限于内窥镜2是单平面弯曲内窥镜。即，内窥镜2还可以是被配置成在第一弯曲平面和第二弯曲平面内弯曲的双平面弯曲内窥镜，其中，第二弯曲平面优选地垂直于第一弯曲平面。

在一种变型中，监视器13包括壳体、用于接纳缆线14的连接器的插座、以及手柄，该手柄在监视器13定位在桌子或其他支撑结构上时也用作桌架。壳体围封显示屏和电路系统，该电路系统可操作以根据显示屏的要求配置由内窥镜2的摄像机的图像传感器捕获的实时视频。电路系统还产生图形用户接口，该图形用户接口被配置成使得操作员能够控制图像或视频捕获和呈现功能，如本领域已知的。

在一种变型中，监视器13包括壳体和用于接纳缆线14的连接器的插座，但该监视器不包括显示屏。在此变型中，壳体包括显示器支撑接口，该显示器支撑接口经由支撑臂支撑具有显示屏的显示装置。显示装置可以与监视器13分开，或者可以从该监视器拆除。

监视器13的两种变型可以执行相同的视频处理功能。经处理的视频可以用经由有线或无线连接与监视器13通信地连接的远程显示装置或单独的显示装置来呈现。这使得能够将监视器13置于与单独的显示装置的位置不同的位置。这还使得能够将手术室中可用的显示装置用于其他目的。

位置接口用于控制插入绳6的位置。手柄4是位置接口的示例，并且除非另有说明，否则这些术语可互换使用。手柄4还用于提供手动控制致动器(例如，操作单元15、旋钮、操作杆、按钮等)，以操控远侧端头单元12并控制被引导穿过插入绳6的器械。替代性地，可以提供不同的位置接口，该不同的位置接口连接至插入绳6并且可拆卸地连接至机器人臂。因此，插入绳6从机器人臂延伸，并且内窥镜2因此可从机器人臂拆卸。无论使用何种位置接口，远侧端头单元12都是相同的。机器人臂响应于信号(比如来自操作员的语音命令)而旋转、平移或以其他方式定位插入绳6的近端，如操作员手动进行的那样。位置接口可以包括控制致动器，包括手动控制致动器。替代性地或附加地，控制致动器可以设置在机器人臂中或机器人臂上，或者可以由包括机器人臂的机器人系统提供，从而潜在地降低内窥镜2的成本。示例控制致动器包括单轴致动器，包括线性运动致动器。线性运动致动器可以包括联接到螺纹螺母部分的螺纹杆，其中马达使杆旋转而使螺母部分平移。

图2示出了内窥镜2的弯曲区段10。弯曲区段10具有近端16和远端18并且包括多个弯曲节段20，该多个弯曲节段包括近端节段22、多个中间节段24和远端节段26。多个可弯曲的铰链28将多个弯曲节段20保持在一起，并且与多个弯曲节段20一体地形成。两个相邻的弯曲节段20通过可弯曲的铰链28连接。

弯曲区段10是由(热塑性)聚合物材料(特别是聚甲醛(POM))单件式地/一件式地形成的一体式零件，并且优选地以注塑成型工艺制造而成。应当理解，弯曲区段10也可以通过组装两个件来形成，每个件均由聚合物材料制成(因此不是一件式的)。因此，本披露内容的由多个弯曲节段20和将多个弯曲节段20连接/保持在一起的多个铰链28组成的弯曲区段10由聚合物材料一件式地或两件式地形成。

多个铰链28各自具有特定的铰链长度hl，如图3所示，该图是图2所示的细节A的详细视图。铰链长度hl也可以被定义为两个相邻的弯曲节段20之间的距离。此外，多个铰链28各自具有特定的铰链宽度hw，也如图3所示。

根据本披露内容，铰链长度hl从弯曲区段10的近端16向弯曲区段10的远端18总体地/主要地增加。当铰链28的长度(即，铰链长度hl)沿近侧-远侧方向增加时，铰链28的刚度沿近侧-远侧方向减小。因此，近侧铰链28优选地较短且因此刚度较大，而远侧铰链28较长且刚度较小。因此，弯曲区段10的刚度优选地从近端16向远端18减小。铰链宽度hw优选地沿着整个弯曲区段10是恒定的。铰链厚度优选地是恒定的，然而可以替代性地是变化的。

总体地/主要地增加的铰链长度hl的原因如下：根据本披露内容，已经发现，可以适合地调节/设定弯曲轮廓(弯曲半径和弯曲角度)，使得相当圆形的弯曲轮廓、远侧端头/弯曲区段10的远端18的提早启用、以及近侧铰链28中的应力/应变减小可以通过提供可变铰链设计而得以实现。为了展示这一点，图4示出了长且薄、具有一致铰链设计(即，铰链28的铰链长度hl和铰链宽度hw从弯曲区段10的近端16到弯曲区段10的远端18是恒定的)的弯曲区段10的弯曲轮廓，并且图5示出了长且薄、具有非一致铰链设计(即，可变铰链设计)的弯曲区段10的弯曲轮廓。

在此上下文中，图4示出了相当不期望的弯曲轮廓。270°弯曲角度下的弯曲轮廓相当耳形，而不是圆形的/不接近圆形。另一方面，图5示出了270°弯曲角度下的经优化而相当圆形的弯曲轮廓。特别地，根据图5的弯曲轮廓，弯曲区段10的近端16处达到(与图4所示的弯曲半径r相比)更大的弯曲半径R，这致使更加圆形的弯曲轮廓。这一点特别是在将以下两者进行比较时可以看出：图5中的弯曲区段10的近端16与远端18之间的距离l、和图4中的弯曲区段的近端与远端之间的距离L。显而易见，在所示的270°弯曲角度下，L远大于l。弯曲角度是远侧端头单元12的取向/弯曲区段10的远端18的取向与笔直的、非弯曲的弯曲区段10的纵向延伸轴线之间的角度。因此，270°的弯曲角度意指远侧端头单元12直接“看向”与弯曲区段10的近端16连接的插入管8。

图6示出了根据本披露内容的可变铰链设计的第一优选实施例。特别地，图6示出了弯曲区段10的部分32，在该部分中，铰链长度hl沿近侧-远侧方向主要地/总体地增加。尽管图6的弯曲区段10中所包含的所有铰链28都是所指示的部分32的一部分，但是应当理解，也可以设置成弯曲区段10的某一铰链28/一些铰链28不形成部分32的一部分。因此，部分32也可以被限定为使得并非弯曲区段10的所有铰链28都被包括在部分32中。

部分32包括三个(子)区段，即第一(子)区段34、第二(子)区段36和第三(子)区段38，这三个(子)区段按此顺序沿近侧-远侧方向布置，如图6所示。

在第一(子)区段34中，铰链长度hl从第一(子)区段34的更靠近弯曲区段10的近端16的端部向第一(子)区段34的更靠近弯曲区段10的远端18的端部逐渐增加。近端节段22与相邻的中间节段24之间的铰链长度hl可以例如是0.30mm。在第一(子)区段34中，铰链长度优选地从0.30mm逐渐/不断/逐步增加到0.45mm。第一子区段34中的最后一个铰链可以比第一子区段34中的第一个铰链长至少40％、优选地50％，其中铰链28中的、在第一个铰链与最后一个铰链之间的至少一些铰链的长度沿近侧-远侧方向增加。

在第二(子)区段36中，铰链28都具有相同的铰链长度hl。因此，第二(子)区段36优选地是铰链长度hl相等的区段。在第二(子)区段36中，铰链长度hl优选地为0.45mm。当然，长度也可以有所变化，但优选地，在第二子区段36中，第一个铰链与最后一个铰链之间的变化将小于+/-30％。

在第二(子)区段36与第三(子)区段38之间设置了触发点40。在触发点40处，铰链长度hl突然增加。在本情况下，铰链长度hl优选地在触发点40处增加0.05mm。即，第二(子)区段36的最远侧铰链28的铰链长度hl优选地为0.45mm，并且第三(子)区段38的最近侧铰链28的铰链长度hl优选地为0.50mm。因此可以说，根据图6所示的实施例，触发点40是通过仅一个弯曲节段20、24之上铰链长度hl的突然增加而形成的。突然增加可以被描述为与向近侧紧接在长度突然增加的铰链之前的近侧铰链相比大于30％的变化。

在第三(子)区段38中，铰链28都具有相同的铰链长度hl。因此，第三(子)区段38(与第二(子)区段36相似)优选地也是铰链长度hl相等的区段。在第三(子)区段38中，铰链长度hl优选地为0.50mm。当然，长度也可以有所变化，但优选地，在第三子区段38中，第一个铰链与最后一个铰链之间的长度变化将小于+/-30％。

因此，铰链长度hl从近端16向远端18从0.30mm总体地/主要地增加到0.50mm。所述实施例中的铰链长度的平均增加可以如下计算得出：a＝0.20mm/(弯曲区段10的部分32中的)24个节段＝0.0083mm。

图7示出了根据本披露内容的可变铰链设计的第二优选实施例。特别地，图7示出了弯曲区段10的部分32，在该部分中，铰链长度hl沿近侧-远侧方向主要地/总体地增加。尽管图7的弯曲区段10中所包含的所有铰链28都是所指示的部分32的一部分，但是应当理解，也可以设置成弯曲区段10的某一铰链28/一些铰链28不形成部分32的一部分。因此，部分32也可以被限定为使得并非弯曲区段10的所有铰链28都被包括在部分32中。

部分32也包括三个(子)区段，即第一(子)区段34、第二(子)区段36和第三(子)区段38，这三个(子)区段按此顺序沿近侧-远侧方向布置，如图7所示。

在第一(子)区段34中，铰链长度hl从第一(子)区段34的更靠近弯曲区段10的近端16的端部向第一(子)区段34的更靠近弯曲区段10的远端18的端部逐渐增加。近端节段22与相邻的中间节段24之间的铰链长度hl可以例如是0.30mm。在第一(子)区段34中，铰链长度hl优选地从0.30mm逐渐/不断/逐步增加到0.45mm。

在图7的实施例中，在第一(子)区段34与第二(子)区段36之间设置了触发点40。在触发点40处，铰链长度hl突然增加。在本情况下，铰链长度hl优选地在触发点40处增加0.10mm。即，第一(子)区段34的最远侧铰链28的铰链长度hl优选地为0.45mm，并且第二(子)区段36的最近侧铰链28的铰链长度hl优选地为0.55mm。

在第二(子)区段36中，铰链28都具有相同的铰链长度hl。因此，第二(子)区段36优选地是铰链长度hl相等的区段。在第二(子)区段36中，铰链长度hl优选地为0.55mm。

在第二(子)区段36与第三(子)区段38之间设置了另一个触发点40。在该触发点40处，铰链长度hl也突然增加。在本情况下，铰链长度hl优选地在所述触发点40处增加0.05mm。即，第二(子)区段36的最远侧铰链28的铰链长度hl优选地为0.55mm，并且第三(子)区段38的最近侧铰链28的铰链长度hl优选地为0.60mm。

也可以说，图7所示的实施例的两个触发点40因此都是通过仅一个弯曲节段20、24之上铰链长度hl的突然增加而形成的。

在第三(子)区段38中，铰链28都具有相同的铰链长度hl。因此，第三(子)区段38(与第二(子)区段36相似)优选地也是铰链长度hl相等的区段。在第三(子)区段38中，铰链长度hl优选地为0.60mm。

因此，根据图7所示的实施例，铰链长度从近端16向远端18从0.30mm主要地/总体地增加到0.60mm。所述实施例中的铰链长度的平均增加可以如下计算得出：a＝0.30mm/(弯曲区段10的部分32中的)23个节段＝0.013mm。

当然，如在第一实施例中一样，第二子区段36和第三子区段38中的长度也可以有所变化，但优选地，在任一子区段中，第一个铰链与最后一个铰链之间的长度变化将小于+/-30％。突然增加可以被描述为与向近侧紧接在长度突然增加的铰链之前的近侧铰链相比大于30％的变化。

如在图6和图7中可以看出的，弯曲节段20的长度沿近侧-远侧方向(即，随着铰链长度hl增加/在铰链长度增加时)总体地/主要地减小。

根据本披露内容，显而易见，通过在弯曲区段10的部分32中提供总体地/主要地增加的铰链长度hl、以及通过设置至少一个触发点40，弯曲力沿着弯曲区段的长度更加均匀地分布，近侧铰链28中的应变水平和应力水平更低，而且弯曲区段10的远端18的弯曲得以提早启用，凭借于此，可以实现完全弯曲状态下更加圆形的弯曲轮廓(如图5所示的更加圆形的弯曲轮廓)。

此外，显而易见，与第一优选实施例相比，包括两个触发点40的第二优选实施例实现了近侧铰链28中的应变/应力降低18％。因此，与仅设置一个触发点(如第一优选实施例中的情况那样)相比，根据第二优选实施例设置两个触发点已被证明是甚至更加有利的。

当观看图8和图9时，根据本披露内容所达到的效果变得更加清楚。已经证明，通常(一致铰链28/一致铰链设计、或逐渐增加的铰链长度hl)，弯曲区段10可以被视为一个长的杠杆42。当力F被施加到弯曲区段10的远端18时，力F将在力行进路径44上行进通过弯曲区段10一直到近侧铰链28，从而向近侧铰链28施加应力/应变。力行进路径44或杠杆也可以被描述为力矩臂。适用的是，力矩臂越长，施加在力矩臂结束处的铰链中的弯曲力矩就越大。因此，可以替代性地说，当力F被施加到弯曲区段10的远端18时，力F将弯曲区段10变成一个长的力矩臂，该长的力矩臂向近侧铰链28施加高的弯曲力矩、因此施加高的应力/应变。

已经证明，通过设置触发点40，弯曲区段10可以被视作一个系统/一系列的较小的杠杆42(图9中为两个杠杆)。在这种情况下，施加在弯曲区段10的远端18处的一定/大量的力F在力行进路径44/力矩臂上行进到最远侧触发点40并在那里被吸收。因此，已经表明，设置触发点40特别地使得可以在弯曲区段10的远端18中提早启用弯曲。这与铰链长度沿近侧-远侧方向总体地/主要地增加/刚度沿近侧-远侧方向减小相结合使得可以实现本披露内容的优点(弯曲力更加均匀地分布、近侧铰链中的应变水平更低、圆形的弯曲轮廓)。

通常会有两个铰链28连接两个邻近的弯曲节段20。这两个铰链28通常置于弯曲节段20的壁部分之间，并且可以从弯曲区段10的周边开始。两个铰链28可以相对于弯曲区段10的纵向延伸中心轴线彼此相对或基本上相对地放置。两个相对的铰链可以具有相同的尺寸，但也可以宽度有所不同，例如，一个铰链比另一个铰链宽。

图10和图11旨在展示根据本披露内容的一件式弯曲区段10的制造工艺。一件式弯曲区段10使用热塑性聚合物材料通过注塑成型工艺制造。对于注塑成型工艺，总体上使用圆柱形芯46和(钢)滑块48。由于钢滑块48不应太薄，即由于钢滑块48应提供一定的坚固性，因此铰链长度hl通常不应短于0.3mm。如观看图10和图11时可以容易地想象到的，铰链长度也不应太长，以便为铰链28提供足够的扭转刚度。因此，铰链长度不应长于2mm，优选地不长于1mm，更优选地不长于0.6mm。

附图标记清单

2 内窥镜

4 内窥镜手柄

6 插入绳

8 插入管

10 弯曲区段

12 远侧端头单元

13 监视器

14 缆线

15 操作单元

16 近端

18 远端

20 弯曲节段

22 近端节段

24 中间节段

26 远端节段

28 铰链

32 (弯曲区段的)部分

34 第一(子)区段

36 第二(子)区段

38 第三(子)区段

40 触发点

42 杠杆

44 力行进路径

46 圆柱形芯

48 滑块

Claims (31)

1.一种内窥镜(2)，包括：

内窥镜手柄(4)；以及

插入绳(6)，该插入绳被配置成插入患者的体腔中、并且包括由一块或两块聚合物材料制成的可弯曲的弯曲区段(10)；

该弯曲区段(10)包括：

多个弯曲节段(20)；以及

多个可弯曲的铰链(28)，该多个可弯曲的铰链与该多个弯曲节段(20)保持在一起并一体地形成，该多个铰链(28)各自具有特定的铰链长度(hl)；

该弯曲区段(10)具有部分(32)，在该部分中，该铰链长度(hl)从所述部分(32)的近端节段(22)向所述部分(32)的远端节段(26)主要地增加；并且该部分(32)包括通过该铰链长度(hl)的突然增加形成的至少一个触发点(40)。

2.根据权利要求1所述的内窥镜(2)，其中，该铰链长度(hl)在该触发点(40)处的该增加大于该铰链长度在设置在所述部分(32)中的任何其他相邻的可弯曲的铰链(28)之间的增加。

3.根据权利要求1或2所述的内窥镜(2)，其中，铰链长度(hl)的该增加是铰链长度(hl)从所述部分(32)的近端节段(22)向所述部分(32)的远端节段(26)的平均增加的至少两倍、优选地至少三倍。

4.根据前述权利要求1至3中任一项所述的内窥镜(2)，其中，该触发点(40)形成为在一个弯曲节段(20)或几个弯曲节段(20)上的铰链长度(hl)的突然增加。

5.根据前述权利要求1至4中任一项所述的内窥镜(2)，其中，在所述部分(32)中设置了至少两个触发点(40)。

6.根据前述权利要求1至5中任一项所述的内窥镜(2)，其中，对于所述部分(32)的包括第一近侧节段、第二中间节段和第三远侧节段的三个相邻的弯曲节段(20)中的任何一个，该第二中间节段与该第三远侧节段之间的铰链长度(hl)大于或等于该第一近侧节段与该第二中间节段之间的铰链长度(hl)。

7.根据前述权利要求1至6中任一项所述的内窥镜(2)，其中，

该弯曲区段(10)的所述部分包括至少四个相邻的弯曲节段(20)，包括第一近侧节段、第二中间节段、第三中间节段和第四远侧节段，该至少四个相邻的弯曲节段按此顺序沿近侧-远侧方向延伸，其中

该第三中间节段与该第四远侧节段之间的铰链长度(hl)大于该第二中间节段与该第三中间节段之间的铰链长度(hl)，并且其中，

该第二中间节段与该第三中间节段之间的该铰链长度(hl)大于该第一近侧节段与该第二中间节段之间的铰链长度(hl)，

该第一近侧节段、该第二中间节段、该第三中间节段和该第四远侧节段因此形成或是铰链长度(hl)逐渐增加的区段的一部分。

8.根据前述权利要求1至7中任一项所述的内窥镜(2)，其中，该弯曲区段(10)包括三个区段，即第一近侧区段(34)、第二中间区段(36)和第三远侧区段(38)，并且该触发点(40)形成为该第一近侧区段(34)与该第二中间区段(36)之间的铰链长度(hl)的突然变化，和/或该触发点(40)形成为该第二中间区段(36)与该第三远侧区段(38)之间的铰链长度(hl)的突然变化。

9.根据权利要求8所述的内窥镜(2)，其中，在该第一近侧区段(34)中设置了铰链长度(hl)的逐渐增加，在该第二中间区段(36)中设置了恒定的铰链长度(hl)，并且在该第三远侧区段(38)中设置了恒定的铰链长度(hl)。

10.根据前述权利要求1至9中任一项所述的内窥镜(2)，其中，该铰链长度(hl)在0.3mm至2mm的区间内变化，优选地在0.3mm至1mm的区间内变化，更优选地在0.3mm至0.6mm的区间内变化。

11.根据前述权利要求1至10中任一项所述的内窥镜(2)，其中，该铰链长度(hl)在该触发点(40)处增加至少0.03mm、并且最大增加0.15mm或最大增加0.25mm。

12.根据前述权利要求1至11中任一项所述的内窥镜(2)，其中，该多个铰链(28)具有特定的铰链宽度(hw)，其中，该铰链宽度(hw)沿着所述部分(32)是恒定的。

13.根据前述权利要求1至12中任一项所述的内窥镜(2)，其中，这些弯曲节段(20)的长度从所述部分(32)的近端节段(22)向所述部分(32)的远端节段(26)主要地减小。

14.根据前述权利要求1至12中任一项所述的内窥镜(2)，其中，该触发点(40)被配置成将所述部分(32)划分成一系列的至少两个杠杆(42)，并且该弯曲区段(10)被配置成在该触发点(40)处开始弯曲。

15.根据权利要求2所述的内窥镜(2)，其中，铰链长度(hl)的该增加是铰链长度(hl)从所述部分(32)的近端节段(22)向所述部分(32)的远端节段(26)的平均增加的至少两倍、优选地至少三倍。

16.根据权利要求15所述的内窥镜(2)，其中，该触发点(40)形成为一个弯曲节段(20)或几个弯曲节段(20)之上铰链长度(hl)的增加。

17.根据权利要求16所述的内窥镜(2)，其中，在所述部分(32)中设置了至少两个触发点(40)。

18.根据权利要求17所述的内窥镜(2)，其中，对于所述部分(32)的包括第一近侧节段、第二中间节段和第三远侧节段的三个相邻的弯曲节段(20)中的任何一个，该第二中间节段与该第三远侧节段之间的铰链长度(hl)大于或等于该第一近侧节段与该第二中间节段之间的铰链长度(hl)。

19.根据权利要求16所述的内窥镜(2)，其中，对于所述部分(32)的包括第一近侧节段、第二中间节段和第三远侧节段的三个相邻的弯曲节段(20)中的任何一个，该第二中间节段与该第三远侧节段之间的铰链长度(hl)大于或等于该第一近侧节段与该第二中间节段之间的铰链长度(hl)。

20.根据权利要求1所述的内窥镜(2)，其中，该弯曲区段(10)包括三个区段，即第一近侧区段(34)、第二中间区段(36)和第三远侧区段(38)，并且该触发点(40)形成为该第一近侧区段(34)与该第二中间区段(36)之间的铰链长度(hl)的突然变化，和/或该触发点(40)形成为该第二中间区段(36)与该第三远侧区段(38)之间的铰链长度(hl)的突然变化。

21.根据权利要求20所述的内窥镜(2)，其中，在该第一近侧区段(34)中设置了铰链长度(hl)的逐渐增加，在该第二中间区段(36)中设置了恒定的铰链长度(hl)，并且在该第三远侧区段(38)中设置了恒定的铰链长度(hl)。

22.根据权利要求1所述的内窥镜(2)，其中，该铰链长度(hl)在该触发点(40)处增加至少0.03mm、并且最大增加0.15mm或最大增加0.25mm。

23.根据权利要求22所述的内窥镜(2)，其中，该多个铰链(28)具有特定的铰链宽度(hw)，其中，该铰链宽度(hw)沿着所述部分(32)是恒定的。

24.根据权利要求1所述的内窥镜(2)，其中，该触发点(40)被配置成将所述部分(32)划分成一系列的至少两个杠杆(42)。

25.根据权利要求24所述的内窥镜(2)，进一步包括第二触发点(40)，其中，该触发点(40)和该第二触发点(40)被配置成将所述部分(32)划分成至少三个杠杆(42)。

26.根据权利要求15所述的内窥镜(2)，其中，该触发点(40)形成为不超过三个弯曲节段(20)之上铰链长度(hl)的增加，使得紧接在该触发点之前的铰链的铰链长度比紧接在该触发点之后的铰链的铰链长度小至少40％。

27.根据权利要求26所述的内窥镜(2)，进一步包括第二触发点(40)，该第二触发点形成为不超过三个弯曲节段(20)之上铰链长度(hl)的增加，使得紧接在该第二触发点之前的铰链的铰链长度比紧接在该第二触发点之后的铰链的铰链长度小至少40％。

28.根据权利要求27所述的内窥镜(2)，其中，该触发点与该第二触发点之间的铰链的铰链长度(hl)是恒定的。

29.根据权利要求28所述的内窥镜(2)，其中，该第二触发点远侧的铰链的铰链长度(hl)是恒定的。

30.一种系统，包括：根据前述权利要求中任一项所述的内窥镜(2)；以及监视器(13)。

31.根据权利要求30所述的系统，其中，该监视器(13)包括显示屏。