CN216602813U - 一种内窥镜 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种内窥镜系统，具有可抛弃部分和可重复使用部分。这两个部分可以对接，也可以不对接。可抛弃部分包括一个细长的插管，该插管的远端附近具有可弯曲部分，提供了“可弯曲的”远端尖端。远端尖端包括LED照明和成像模块，该模块将实时视频输送到可重复使用部分的显示屏上。符合人体工程学设计的操控控制和操控结构的重要部分位于可重复使用部分中。插管被设置为可旋转，当该旋转与沿单个轴的弯曲相结合时，可进一步扩大了视野。在一些实施例中，还包括自动的远端尖端弯曲和/或全方向尖端弯曲。

Description

一种内窥镜

相关申请

本专利申请要求受益于并通过引用纳入以下各项临时申请：

2021年5月3日提交的美国临时申请第63/183,151号；

2021年2月24日提交的美国临时申请第63/153,252号；

2021年2月14日提交的美国临时申请第63/149,338号；

2021年1月18日提交的美国临时申请第63/138,751号；

2020年12月23日提交的美国临时申请第63/129,703号；

2020年12月13日提交的美国临时申请第63/124,803号；

2020年12月6日提交的美国临时申请第63/121,924号；

2020年12月4日提交的美国临时申请第63/121,246号；

2020年10月29日提交的美国临时申请第63/107,344号；

2020年10月6日提交的美国临时申请第63/087,935号；

2020年9月27日提交的美国临时申请第63/083,932号；

2020年9月13日提交的美国临时申请第63/077,675号；以及

2020年9月13日提交的美国临时申请第63/077,635号。

本专利申请还与下列各项国际、非临时和临时申请有关，并通过引用纳入其中：

2017年9月25日提交的国际专利申请第PCT/US17/53171号；

2014年4月22日发布的美国专利第8,702,594号；

2019年3月25日提交的美国专利第16/363,209号；

2019年6月7日提交的国际专利申请第PCT/US19/36060号；

2020年12月7日提交的美国专利第16/972,989号；

2019年3月11日提交的美国临时申请第62/816,366号；

2018年5月15日提交的美国临时申请第62/671,445号；

2018年4月6日提交的美国临时申请第62/654,295号；

2018年3月25日提交的美国临时申请第62/647,817号；

2017年9月14日提交的美国临时申请第62/558,818号；

2017年8月26日提交的美国临时申请第62/550,581号；

2017年8月25日提交的美国临时申请第62/550,560号；

2017年8月25日提交的美国临时申请第62/550,188号；

2017年5月6日提交的美国临时申请第62/502,670号；

2017年4月14日提交的美国临时申请第62/485,641号；

2017年4月14日提交的美国临时申请第62/485,454号；

2016年12月2日提交的美国临时申请第62/429,368号；

2016年11月30日提交的美国临时申请第62/428,018号；

2016年11月18日提交的美国临时申请第62/424,381号；

2016年11月17日提交的美国临时申请第62/423,213号；

2016年10月8日提交的美国临时申请第62/405,915号；

2016年9月26日提交的美国临时申请第62/399,712号；

2016年9月25日提交的美国临时申请第62/399,436号；

2016年9月25日提交的美国临时申请第62/399,429号；

2016年1月28日提交的美国临时申请第62/287,901号；

2016年1月17日提交的美国临时申请第62/279,784号；

2016年1月6日提交的美国临时申请第62/275,241号；

2016年1月5日提交的美国临时申请第62/275,222号；

2015年11月25日提交的美国临时申请第62/259,991号；

2015年11月13日提交的美国临时申请第62/254,718号；

2015年3月29日提交的美国临时申请第62/139,754号；

2015年2月24日提交的美国临时申请第62/120,316号；以及

2015年2月23日提交的美国临时申请第62/119,521号。

上述所有的非临时、临时和国际专利申请在此统称为"共同转让的合并申请"。

技术领域

本实用新型主要涉及内窥镜。尤其涉及具有可重复使用的手柄部分和可抛弃或单次使用的插管部分的便携式内窥镜设备。

背景技术

常规的刚性和柔性内窥镜、透镜或光纤系统相对昂贵，并且重复多次使用。因此，每次使用后都必须经过严格灭菌和消毒。一次性内窥镜是内窥镜仪器的新兴类别。在某些情况下，内窥镜的制造成本可以变得足够廉价使其仅用于单个患者。一次性或单次使用内窥镜降低了交叉污染和院感疾病的风险。

本专利说明书中描述或要求保护的主题不限于为解决任何特定缺点或仅在诸如上述环境中操作的具体实施例中所描述的。相反，提供以上背景仅是为了说明本文描述的一些实施例在示例性技术领域的可行性。

具有可偏转或“可转向”的远端尖端的内窥镜在许多应用中都是有用的，包括在超过固定视野的地方都是有益的。在这种情况下，靠近远端尖端的插管部分可以被设置为可弯曲的，并由操作者控制。这种已知技术的例子在美国专利第10,918,268号和美国专利第11,013,396号中有所讨论。这两项专利都通过引用而纳入本文。

本专利说明书中描述或要求保护的主题不限于为解决任何特定缺点或仅在诸如上述环境中操作的具体实施例中所描述的。相反，提供以上背景仅是为了说明本文描述的一些实施例在示例性技术领域的可行性。

实用新型内容

在一些实施例中，一个内窥镜包括：(a)可重复使用部分，包括手柄和从其近端和/或向上延伸的弯曲控制杆，其中所述手柄的形状和尺寸适合使用者手握住所述手柄，同时符合人体工程学地到达并手动拇指操作所述弯曲控制杆，所述手柄包括一个产生力的缆线驱动器；(b)可释放地附接到所述可重复使用部分上的可抛弃部分，包括：从所述手柄和弯曲控制杆向远端延伸并具有一个或多个近端流体端口的流体枢纽；连接到所述流体枢纽并远端沿纵轴向远侧延伸的插管，其中所述插管具有可弯曲的远端部分和远端成像模块，并更具有一个或多个远端流体端口；从所述一个或多个近端流体端口延伸至所述一个或多个远端流体端口的一个或多个内腔；从流体枢纽延伸至插管的所述可弯曲部分并与可重复使用部分的所述产生力的缆线驱动器可释放地连接的转向线。所述可弯曲部分通过所述产生力的缆线驱动器与所述弯曲控制杆耦合，从而使手动操作弯曲控制杆选择性地使插管的可弯曲部分在选定的角度方向上弯曲到选定的程度；而产生力的缆线驱动器向所述转向线施加导致所述弯曲所需的力。

在一些实施例中，所述内窥镜还包括以下一个或多个特征：(a)所述产生力的缆线驱动器包括所述可重复使用部分中的一个或多个电动马达，所述电动马达与所述拇指操作的弯曲控制杆可耦合，以将导致所述弯曲所需的力传给所述转向线；(b)所述一个或多个电动马达包括一个或多个步进马达；(c)所述产生力的缆线驱动器包括由所述一个或多个电动机驱动的一个或多个驱动齿轮；(d)所述流体枢纽包括一个或多个与所述一个或多个驱动齿轮可释放地配合并与所述转向线连接的从动齿轮，以响应一个或多个从动齿轮的旋转而选择性地弯曲插管的所述可弯曲部分；(e)所述产生力的缆线驱动器被设置为如果插管的所述可弯曲部分达到由外力施加于所述插管的弯曲阻力的选定阈值，则停止向所述转向线施加导致所述弯曲所需的力； (f)所述产生力的缆线驱动器包括由所述拇指操作的弯曲控制杆的手动传授的运动所驱动的一个或多个齿轮；(g)所述拇指操作的弯曲控制杆包括一个操纵杆；(h)所述拇指操作的弯曲控制杆包括一个触控板；(i)所述可重复使用部分还包括一个安装在所述手柄上并与所述成像模块耦合以显示由此提供的图像的显示屏，其中所述显示屏包括一个触摸感应区，其选择性显示并作为触控板并对触摸作出响应，从而使所述产生力的缆线驱动器选择性地弯曲插管的所述可弯曲部分；(j)(i)所述插管和(ii)包括了近端端口的所述流体枢纽的一部分中的至少一个被安装为相对于所述手柄围绕所述纵轴选择性地旋转；(k)其中，所述插管被安装为相对于所述流体枢纽的近端部分围绕所述纵轴旋转；(l)流体枢纽的远端部分包括一个固定在插管上并可手动旋转的环圈，从而使插管相对于流体枢纽的所述近端部分围绕所述纵轴旋转；(m)所述流体枢纽的近端部分被安装为相对于手柄围绕所述纵轴旋转；(n)所述流体枢纽的近端部分包括一个固定在其上并可由手旋转的环圈，从而使流体枢纽的近端部分相对于手柄围绕所述纵轴旋转；(o)所述插管被安装为相对于所述流体枢纽的近端部分旋转，所述流体枢纽的近端部分被安装为相对于所述手柄旋转；(p)所述可重复使用部分被设置为选择性地使插管的可弯曲部分弯曲，同时插管和流体枢纽的近端部分中的至少一个相对于手柄旋转。

在一些实施方案中，一个内窥镜包括：手柄，其形状和尺寸可被使用者的手抓住，同时所述手的拇指符合人体工程学地到达手柄的近端控制部分；流体枢纽和沿纵轴向远端延伸的插管，所述插管具有远端可弯曲部分和远端成像模块；手柄中的一个或多个驱动齿轮和流体枢纽中的一个或多个从动齿轮，当流体枢纽可拆卸地连接到手柄时，所述一个或多个从动齿轮与所述一个或多个驱动齿轮配合；所述一个或多个从动齿轮被连接到插管的所述远端可弯曲部分，以便在一个或多个从动齿轮旋转时将插管的所述可弯曲远端部分弯曲到选定的角度和选定的角度方向上；其中，所述插管和所述流体枢纽中的至少一个被安装成在流体枢纽可拆卸地连接到手柄时相对于手柄旋转；其中，所述手柄的控制部分包括响应用户拇指的手动操作的界面，通过向所述一个或多个驱动齿轮传递导致所述弯曲所需的力，使插管的可弯曲远端部分在选定的角度方向上弯曲；其中，所述手柄、流体枢纽和插管被设置为可同时实现插管的所述远端可弯曲部分的弯曲和插管和流体枢纽中的至少一个相对于手柄的旋转。

在一些实施例中，紧接前段所述的内窥镜可进一步包括以下一个或多个特征：(a)所述手柄、流体枢纽和插管被设置为可同时实现插管的所述可弯曲部分的弯曲以及插管和流体枢纽中的每一个相对于手柄的旋转，从而提供所述成像模块的全方向视图；(b)插管的所述可弯曲部分被设置为在一个以上的平面内弯曲。

在一些实施例中，一种方法包括：将(a)包括手柄和安装在手柄上的显示屏的可重复使用部分与(b)可抛弃部分可拆卸地组装，可抛弃部分(i)具有一个或多个近端流体端口的流体枢纽和(ii)从该流体枢纽向远端延伸并具有可弯曲的远端部分、远端成像模块和一个或多个远端端口的插管，其中所述可抛弃部分更包括将所述一个或多个近端与远端流体端口连接的一个或多个内腔；手动操作安装在所述可重复使用部分的手柄上的弯曲控制器，从而使插管的所述可弯曲部分在选定的角度方向上弯曲一个选定的角度；相对于手柄选择性地旋转插管和流体枢纽中的至少一个，同时弯曲所述插管的可弯曲部分，而使成像模块全方位地指向；在所述显示屏上显示来自所述成像模块的图像；不需要工具即可用手从所述可抛弃部分拆卸所述可重复使用部分，并在病人手术后丢弃可抛弃部分，而保留可重复使用部分以便与另一个可抛弃部分进行组装。

所述方法还包括操作弯曲控制装置，包括使用握住手柄的手的拇指来操作从手柄向近端延伸的操纵杆。

如本文中所使用的，语法连词“和”，“或”和“和/或”均旨在指示它们所连接的情形、物体或主题可能会有或已经存在一种或多种选择。以这种方式，如本文所用，用语“或”在所有情况下表示“兼或”的含义，而不是“异或”的含义。

如本文所使用的，术语“外科手术”或“手术”是指对患者组织的任何物理干预，并且不一定涉及切割患者组织或闭合先前已有的伤口。

附图说明

为了进一步阐明本专利说明书保护主题的上述和其他优点以及特征，以附图来说明具体实施例。这些附图应当理解为仅描绘了示例性实施例，因此不应被认为是对本专利说明书或所附权利要求保护范围的限制。使用以下附图，特异性和细节化描述、解释本实用新型的主题，其中：

图1A、图1B和图1C分别是本实用新型一些实施例中的具有可抛弃插管的便携式且符合人体工程学的内窥镜的侧视图、俯视图和后视图；

图2A和图2B是本实用新型一些实施例中的具有可抛弃插管的便携式且符合人体工程学的内窥镜的透视图；

图3A-图3C是一些实施例中的具有可抛弃插管的便携式且符合人体工程学的内窥镜的侧视图，所述内窥镜设置有一个用于操控其远端尖端的拇指杆；

图4A-图4C示出了一些实施例中所述便携式且符合人体工程学的内窥镜可重复使用部分和可抛弃部分的装配和分离的透视图；

图5是一些实施例中的具有可抛弃插管的便携式且符合人体工程学的内窥镜的分解图；

图6A-图6C示出了一些实施例中的便携式且符合人体工程学的内窥镜的转向结构和转向驱动机构的透视图；

图7是一些实施例中的便携式且符合人体工程学的内窥镜的流体枢纽和可旋转插管的剖面图；

图8A和图8B是一些实施例中的便携式且符合人体工程学的内窥镜的插管的剖面图和侧视图；

图8C是一些实施例中的便携式且符合人体工程学的内窥镜的多流体/ 装置内腔插管的剖面图；

图9A是一些实施例中的便携式且符合人体工程学的内窥镜的远端尖端的部分分解透视图；

图9B是一些实施例中的便携式且符合人体工程学的内窥镜的插管的局部剖面图；

图9C是一些实施例中的便携式且符合人体工程学的内窥镜的远端尖端的部分分解透视图；

图10A-图10B是其他一些实施例中的便携式且符合人体工程学的内窥镜的侧视图和透视图；

图11是其他一些实施例中的便携式且符合人体工程学的内窥镜的透视图；

图12A是其他一些实施例中的便携式且符合人体工程学的内窥镜的侧视图；

图12B-图12D是一些其他实施例中的图12A所示的便携式且符合人体工程学的内窥镜的进一步方面的一系列的透视图；

图13A-图13C是一些其他实施例中的便携式且符合人体工程学的内窥镜的侧视图；以及

图14是被设置为与远程图像处理器和显示器交互的内窥镜插管和控制手柄的透视图。

具体实施方式

下面提供了优选实施例的详细描述。尽管描述了几个实施例，但是应该理解，本专利说明书中描述的新主题不限于本文描述的任何一个实施例或实施例的组合，而是包括许多替代、修改和等同形式。另外，尽管在下面的说明书中阐述了许多具体细节以便提供透彻地理解，但是缺少部分甚至全部这些细节仍能实现一些实施例。而且，为了清楚起见，没有详细描述现有技术中已知的某些技术材料，以避免不必要地淡化本文所述的新主题。应该清楚的是，这里描述的一个或几个具体实施例的各个特征可以与其他描述的实施例的特征或其他特征结合使用。此外，各个附图中相同的附图标记和指示表示相同的元件。

图1A、图1B和图1C是一些实施例中的具有可抛弃插管的便携式且符合人体工程学的内窥镜的侧视图、俯视图和后视图。系统100适合于简单快速的使用，最大限度地减少病人的不适感和具有高放置精度。系统100 由可抛弃部分102和可重复使用部分104组成。可抛弃部分102既可以是一次性的，也可以是在较少的频次内经消毒灭菌后重复使用，例如2次、4 次甚至是10次。可重复使用部分104可以使用更多频次，例如100次、 1000次甚至更多。这两部分102和104可以通过连接器相互配合和解除配合，下文将进一步详细说明。插管120的远端尖端110具有一个成像和照明模块。插管内设有一条电缆(未显示)，该电缆向远端尖端110上的摄像头和LED照明模块提供控制信号和电源，并将视频图像数据从摄像模块传输到手柄140和显示屏150，供使用者查看。在所示的实施例中，手柄 140包括两个控制按钮142和144，该两个控制按钮可以分别被设置为电源开关和图像采集。在一些实施例中，手柄140的形状如图所示为手枪式握把，包括一个可充电的电池(未显示)，可通过电池门148置入。在一些实施例中，手柄140内的电子器件(未显示)被设置为用于视频捕捉、处理和在显示器150上显示。在一些实施例中，显示器150可以倾斜和旋转以便为使用者提供最佳的观察角度。旋转接头152被设置为使显示器150 旋转，如图1C中的虚线箭头所示，而铰链接头154被设置为使显示器150 倾斜，如图1B中的虚线箭头所示。在一些实施例中，铰链接头被设置为允许显示器在远端方向倾斜约90度，或接近90度。这种倾斜是有益的，例如，当给使用者一个不受阻碍或较少阻碍的视野时。手柄140还包括一个可向上或向下移动的拇指杆146，如虚线箭头所示。向上和向下移动拇指杆146会使远端尖端110分别向上和向下弯曲，下文将进一步详细说明。

插管120近端连接到一个流体枢纽172，在本实施例中包括流体端口 132和134。在流体枢纽的近端是一个环圈168。在一些实施方式中，环圈 168被设置为可旋转，以便允许可抛弃部分102和可重复使用部分104的“插头和扭锁”式接合，这将在下文进一步详细说明。在一些实施例中，流体枢纽172的远端是一个有纹理的环圈170和部分174，相对于流体枢纽 172和手柄140沿插管120的主要纵轴可手动旋转，如实线箭头124所示。环圈170和部分174与插管120和远端尖端110有固定的旋转关系。因此，旋转环圈170和部分174会导致插管120和远端尖端110的旋转，如实线箭头124所示。在一些实施例中，旋转环圈170和移动拇指杆146的结合，使用户可以根据需要“操控”远端尖端的方向。在一些实施例中，插管120的工作长度在320毫米到400毫米的范围内，外径在1毫米到7毫米范围。在一些实施例中，插管120的长度为380毫米，外径为5.5毫米或更小。

图2A和图2B是一些实施方案中，具有可抛弃插管的便携式且符合人体工程学的内窥镜的透视图。图2A示出了用于经由管子232、连接器234 和流体端口134通过插管120内的流体内腔(未显示)供应如生理盐水等流体的注射器230。在一些实施例中，插管120是半刚性的。插管120足够硬，因此在纵向推拉力的作用下不会塌陷。另一方面，插管120足够柔韧，以便它在通过弯曲的解剖结构时可以弯曲。

图3A-图3C是一些实施例中带有可抛弃插管的便携式且符合人体工程学的内窥镜的侧视图，插管配置了用于操控其远端尖端的拇指杆。图3A 示出了系统100的拇指杆146被向上推，导致插管120的远端弯曲部分320 向上弯曲。图3B示出了系统100的拇指杆146处于中间的"中立位置"，使插管120的远端弯曲部分320呈直线。图3C示出了系统100的拇指杆146被向下推，使插管120的远端弯曲部分320向下弯曲。在一些实施例中，部分转向结构位于可重复使用的手柄104上，以尽量减少可抛弃部件并增加偏转控制的人体工程学。在一些实施例中，远端弯曲部分320具有一个结构层，例如不锈钢，其中包括多个横向凹槽被间隔排列以提供远端弯曲部分320合适的向上和向下的弯曲特性。美国专利第10,918,268号中讨论了弯曲部分可能的形状、排列和间距的进一步细节，该专利通过引用而被纳入本说明书中。在一些实施例中，可以使用其他结构来实现远端尖端的弯曲。例如，可使用诸如“蛇骨”布置之类的已知技术来代替凹槽弯曲部分的实施方式。在一些实施例中，向上和向下的弯曲角度在130°和 210°的范围内。在一些实施例中，弯曲角度是不相等的，如向上可弯曲210°，向下可弯曲130°。在一些实施例中，基于其预期的应用，系统 100被设置为只向上弯曲或只向下弯曲。

图4A-图4C是一些实施例中便携式且符合人体工程学的内窥镜的可重复使用部分和可抛弃部分的接合和分离的透视图。可抛弃部分102和可重复使用部分104可通过机械连接器和电连接器连接和分离。电连接是通过可抛弃部分102上的USB-C型插头402(如图4B和图4C)和多次使用部分104上的USB-C型插座404(图4A)进行的。机械连接既包括固定连接可抛弃部分102和可重复使用部分104的结构连接，也包括转向连接，通过这种连接，来自于可重复使用部分104中的转向结构的转向输入可被转送给可抛弃部分102中的转向部件。在这个实施例中，结构连接包括可抛弃部分102上的一个公圆柱部分412，公圆柱部分412的形状可与可重复使用部分104上的母插座414紧密配合。结构连接还包括一个扭锁式机构，其中公部分422能够被插入穿过母开口424，然后通过扭转公部分422大约四分之一圈(90度)而被锁定。扭转动作可以通过带纹理或滚花的环圈168 手动施加。通过这种方式，连接可被配置为“插头和扭转”式连接。通过将可重复使用部分104上的传动齿轮434与可抛弃部分102上的从动齿轮 432啮合来提供转向连接。

图5是一些实施例中的具有可抛弃插管的便携式且符合人体工程学的内窥镜的分解图。可旋转部分570被显示为包含带纹理的的环圈170。在一些实施例中，可旋转部分570由结合在一起的两个部分形成。环圈572 被设置为将上盖和下盖564和566保持在一起。流体枢纽主体的非旋转部分由上盖和下盖564和566形成，其容纳鲁尔叉件530。在一些实施例中，流体端口132和134都是用叉件530连接到单个流体通道。叉件530附接到通道件532。通道件532的远端被插入外套筒574的近端。一个或多个 O型圈可用于密封非旋转通道件532和外套筒574和/或流体腔576。在其他一些实施例中，近端端口132和134被连接到插管120内的独立流体/设备内腔。从动齿轮432在轴518上枢转，并由下壳体562和上壳体560保持。需要注意的是上壳体560和下壳体562的近端部分在可抛弃部分102 上形成公圆柱部分412(如图4A-图4C)。转向线520的近端连接到从动齿轮432，远端连接到弯曲部分320(如图3A-图3C)。图中还显示了USB-C 连接器402。盖件526形成可重复使用部分104的一部分，所述盖件包括母插座414。所述盖件526的远端部分还包括母开口424(如图4B)。图中还显示了USB-C插座404。传动齿轮434被示为与驱动齿轮510啮合。驱动齿轮510有一个方形的中央开口，以接纳轴件612(如图6C)。轴承521、外环524和轴承密封522如图所示安装。为了便于安装，拇指杆146被形成为两个部件，左侧546和右侧548。拨动拇指杆146直接使驱动齿轮510 旋转。图中还显示了弹簧502，其被设置为将拇指杆146和驱动齿轮510 向中心位置偏置，该中心位置对应于处于笔直位置的插管120(即既不向上也不向下弯曲)。手柄部分(图1A-图1C中的140)由一个顶盖542和一个底盖540形成。主印刷电路板(PCB)552用螺钉(未显示)安装在顶盖 542上。可充电的电池550被安装成可以通过电池门148置入和更换。在一些实施例中，电池550是一个18650型锂离子电池。安装在PCB 552上的电子模块554被设置为进行各种处理，如视频处理和捕获，向外部设备 wi-fi传输数据，照明控制，用户界面处理和诊断。电子模块554还被设置为包括至少一个非易失性存储器模块，用于存储来自相机模块的视频和图像。

需要注意的是，在如图5所示的实施例中，电池、印刷电路板和各种电子模块都包括在手柄140的外壳内，而不是显示器150，与其他一些在显示器模块中包含更多部件的设计相比，整个系统少了“头重脚轻”。如图 1A和1B所示，插管120、环圈170和部分174被设置为与其他近端部件 (包括手柄140和显示器150)分开旋转，如箭头124和122所示。相比于在其他实施例中，整个手柄(与传统内窥镜系统一样)或手柄与集成显示模块必须与插管一起旋转，这样的实施例在人体工程学上更具优势。与其他一些设计相比，显示器150和插管120的相对紧密的对准带来了进一步的人体工程学优势。如图1B所示，从远端尖端110到显示器150的顶部与沿着插管120的主要纵轴所形成的角度190相对较小。在一些实施例中，角度190最好是7.5°，且可以在5-15°范围。这有利于在使用者聚焦于显示器150的中心时，将显示器150(或至少其屏幕)和插管120的远侧部分都保持在使用者的视野内。或者，当插管的远端在病人体内时，当使用者的眼睛集中在显示器150的中心时，这有利于将显示器150和拇指杆146 保持在使用者的视野内。

图6A-图6C是一些实施例中的便携式且符合人体工程学的内窥镜的转向结构和转向驱动机构的透视图。如图所示，按虚线箭头所示上下移动拇指杆146，导致驱动齿轮510、传动齿轮434和从动齿轮432如图示实线箭头旋转。从动齿轮432包括一个凹槽600、上销轴602和下销轴604。沿着插管延伸到插管弯曲部分的上转向线和下转向线(未显示)在其近端分别连接到上销轴602和下销轴604。转动从动齿轮432使转向线收紧和松开，从而使远端尖端向上和向下弯曲。在一些实施例中，拇指杆146分别由右部分546和左部分548形成，它们在接缝622处连接。

图7是一些实施例中的便携式且符合人体工程学的内窥镜的流体枢纽和可旋转插管的各个方面的剖面图。图7是沿着插管和流体枢纽的中线或主要纵轴的底面剖面图。图中显示了转向线520，其近端连接到从动齿轮 432，远端连接到弯曲部分320(如图3A-图3C)。需要注意的是有两根转向线520，由于图7的截面在中线处，有时只能看到一根线，特别是在距离间隔较大的齿轮432附近。图中还显示了电缆730，它从远端尖端和套管(图7中未显示)延伸并穿过图7中所示的流体枢纽。电缆730具有绝缘保护，包括多根电导体，用于供电和控制LED与摄像模块(如图9A)，以及传送来自远端尖端的摄像模块的图像数据。如图所示，电缆730的近端与USB-C型插头402电连接。图7中还显示了O型密封圈740和742，它们被设置为在非旋转通道件532和旋转部件外套筒574和流体腔576之间形成防止流体泄漏的密封结构。图7中还显示了板720和夹层722，所述板720包括两个孔供转向线520通过。在图7中还可以看到插扭式的结构连接，在图示的该结构中，公部分422被插入穿过母开口424。

图8A和图8B分别是一些实施例中的便携式且符合人体工程学的内窥镜的插管的横截面图和侧视图。插管120的外部包括三层：金属内层 820，网状中间层822和聚合物外层824。在一些实施例中，内层820由不锈钢材料制成，如“SUS304”。在一些实施例中，中间层822是一种网状材料，如#300规格的网，且由不锈钢材料如"SUS304"制成。在一些实施例中，外层824是一种聚合物材料，如低密度聚乙烯(LDPE)。在一些实施例中，内层820的厚度约为0.15mm，中间层822的厚度约为0.1mm，外层 824的厚度约为0.15mm。在一些实施例中，在插管120的内层820内是电缆730、转向线520和流体/设备腔壁576，其限定了内腔830。电缆730是绝缘的，包括多个电导体，用于供电和控制LED和摄像模块(如图9A)，以及传递摄像模块的图像数据。转向线520用于对插管的弯曲部分施加弯曲力。腔壁576限定了流体内腔830。图8B在侧视图中显示了外层824被部分切开，露出中间层822。在一些实施例中，内腔830可用于流入(流出装置并进入体腔或组织)，流出(从体腔或组织流入装置)，或流入和流出都可使用。或者，端口132和134都可以连接到同一个内腔。此外，内腔830可以根据应用作为针、刮刀、手术刀等通过的装置通道。在一些实施例中，内腔830被设置为装置通道，其内径约为2.4毫米，腔壁576的厚度约为0.2毫米。在其他一些实施例中，内腔830的内径小于2.4毫米，对于一些应用来说可以小到1.2毫米，或者更小。在一些实施例中，电缆730 的外径是大约0.9毫米。在一些实施例中，内层820内未被占用的空间限定了另一个“腔体”850，例如，可以用来输送流体。

图8C是一些实施例中的便携式且符合人体工程学的内窥镜的多流体腔插管的横截面图。在一些实施例中，在插管120的内层820内，除了电缆730、转向线520和流体/装置内腔830外，还有另一个流体腔860。在一些实施例中，流体枢纽(图8C中未显示)可以包括两个近端端口(例如图 1A中所示的端口132和134)，其中一个端口与流体/装置内腔830和860中的一个连接，另一个端口与流体/装置内腔830和860中的另一个连接。

图9A是一些实施例中的便携式且符合人体工程学内窥镜的远端尖端的部分分解透视图。插管120的弯曲部分320显示了多个上槽920和下槽 922。在一些实施例中，单独的远端外壳910被设置为接纳插管120的远端。外壳910包括一个与由腔壁576所限定的流体内腔830相连的圆形开口912(如图8A所示)。外壳910还包括用于设置摄像模块的插口934，以及用于设置LED的插口944。内腔850(如图8A)容纳电缆730(如图8A)，并提供到远端尖端110上的前流体端口950(如图9C)的流体连通。在本实施例中，远端尖端110是由一个独立的外壳910组成。

图9B是一些实施例中的用于便携式且符合人体工程学的内窥镜的插管的部分剖面图。该视图示出了插管120的弯曲部分320的进一步细节，包括在内层820中形成的上槽920和下槽922的交错排列。

图9C是一些实施例中的便携式且符合人体工程学的内窥镜的远端尖端的部分爆炸透视图。描绘的是与如图8C所示的多流体内腔实施例兼容的远端尖端结构。一个上部流体引导件960被示出，其被设置为在其近端连接到流体内腔，如内腔860(如图8C)，并在其远端连接到形成在尖端件914中的两个远端流体端口950。图中还示出了由腔壁576限定的流体内腔830的远端，它与下部前端的圆形开口912流体连接。摄像模块930，包括镜头932，在一些实施例中是一个CMOS型图像传感器。LED 940和942 也被示出了。摄像模块930和LED940和942也可以被设置为用于如图9A 所示单流体内腔实施例。

图10A-图10B是一个便携式且人体工程学的内窥镜的侧视图和透视图。系统1000是由可抛弃部分102和可重复使用部分1004组成的。这两部分102和1004可以通过一个“插头和扭转”的连接器相互配合和解除配合，如本说明书其他地方所描述。除了转向、转向输入和转向驱动机构之外，系统1000在所有方面都与本文其他地方所述的系统100相似或相同。在一些实施例中，插管120被设置为在一个以上的平面内转向。也就是说，除了如本文其他地方所示和所述的向上和向下转向外，弯曲部分320 被设置为也提供如图10A和图10B所示的侧向弯曲。在一些实施例中，这使远端尖端能够在任何所需的方向上偏转(即，是“全向的”)。可重复使用部分1004包括一个操纵杆1046，该操纵杆1046被设置为接受使用者对期望的方向和尖端偏转幅度(数量)的输入。马达模块1020被设置为提供用于引起所期望的尖端偏转的驱动力，例如，一个或多个与齿轮模块1010 耦合的步进马达，步进马达由使用者通过拇指杆146、操纵杆1046和/或并入显示器150或手柄140的触摸屏控制。使用者输入控制插管120的弯曲部分320的弯曲方向和程度，以及插管120和/或流体枢纽172相对于手柄件140的旋转，如图12A中箭头1276和1274所示。马达模块可以被设置为如果旋转和/或弯曲的阻力达到或超过相应的阈值，则停止驱动弯曲插管 120和/或旋转插管120和/或旋转流体枢纽172，以使得使用者进一步输入弯曲或旋转的指令不会导致马达模块1020对插管120和/或流体枢纽172 施加进一步的弯曲或旋转力。齿轮模块1010被设置为将驱动力从马达模块 1020传递到可抛弃部分102上的机械接口1032。在一些实施例中，多个齿轮1012和1014被用来将驱动力传递给可抛弃部分102。在可沿两个轴(如上下和左右)发生偏转的情况下，两个“传动齿轮”1014可用在可重复使用部分1004上，而两个“从动齿轮”1032可用在可抛弃部分102上。每个从动齿轮1032都与两根向远端运行到插管120的弯曲部分320的转向线相连。一共有四根转向线提供转向输入，以在弯曲部分320产生所期望的偏转。在一些实施例中，可重复使用部分1004上的传动齿轮1014和插座扭转接口被设置成可以兼容地安装到向上/向下(单轴偏转)型可抛弃部分102(如图 1A-图1B、图2A-图2B、图3A-图3C、图4A-图4C等)。在这种情况下，来自操纵杆1046的侧向输入不会导致任何侧向偏移，但向上和向下的偏移将是完全可操作的。可重复使用部分1004和整个系统可以通过提供不同类型的可抛弃部分与单一类型的可重复使用部分相配的选项，以及不同类型的可重复使用部分与单一类型的可抛弃部分相配的选项，使其更加通用。

图11是其他一些实施例中的便携式且符合人体工程学的内窥镜的透视图。系统1100是由用后即丢弃的或者说可抛弃部分102和可重复使用部分 1104组成的。两部分102和1104可以通过一个“插头和扭转”的连接器相互配合和解除配合，如本文其他地方所示和所述。除了转向输入外，系统 1100在所有方面都与图10A-图10B所示和所述的系统1000相似或相同。 10A-10B所示和在此描述的系统1000的所有方面相似或相同。例如，虽然没有显示，但可以理解的是，可重复使用部分1104设置有马达模块1020 和齿轮模块1010，如图10A所示。在图11所示的情况下，使用触摸板 1146代替图10A-图10B中所示的系统1000的操纵杆1046。在一些实施例中，使用者可以用拇指或手指在不同方向上“滑动”触控板1146，以控制插管120远端偏转的角度和数量。在其他一些实施例中，显示器150可以设置为触摸感应式显示器，使用者可以用拇指或手指在显示器150的区域 1148上触摸和拖动，以控制偏转的角度和数量。在一些实施例中，可以应用其他类型的已知多轴用户界面，如轨迹球，以代替触控板1146。

图12A是其他一些实施例中的便携式且符合人体工程学的内窥镜的侧视图。系统1200是由用后即丢弃的或者说可抛弃部分102和可重复使用部分1204组成。这两部分102和1204可以通过一个“插头和扭转”的连接器相互配合和解除配合，如本文其他地方所示和所述。除了转向、转向输入和转向驱动机构之外，系统1200在所有方面都与本文其他地方所述的系统 100和1000相似或相同。如图3A-图3C所示的实施例中，插管120被设置为转向，以便它可以向上和向下偏转。可重复使用部分1204，包括一个被设置为接受用户输入所期望的方向和尖端偏转幅度(量)的操纵杆1046。马达模块1020被设置为提供用于引起所期望尖端偏转的驱动力。齿轮模块 1010被设置为将驱动力从马达模块1020传送到可抛弃部分102的机械接口 1032。在一些实施例中，齿轮1012和1014用于将驱动力传递给可抛弃部分102。从动齿轮432与向远端运行到插管120的弯曲部分320的两根转向线相连。可重复使用部分1004上的传动齿轮1014和插拔与扭转接口被设置成可以兼容地安装到向上/向下(单轴偏转)型的可抛弃部分102(如图 1A-1B、2A-2B、3A-3C、4A-4C等)。在一些实施例中，来自操纵杆1046 的侧向输入被设置为使连接件1212旋转，如箭头1272所示。当可抛弃部分102和可重复使用部分1204被安装在一起时，连接件1212的旋转导致可抛弃部分102以相同的方式旋转，如箭头1274和1276所示。在一些实施例中，马达模块1020和连接件1212被设置为检测插管120和远端尖端 110的精确角度位置。在显示器150上显示给使用者的图像被校正以补偿已知的旋转。

图12A示出了便携式且符合人体工程学的内窥镜，如图12B-图12D中的一些实施例。图12B示出系统1200处于“中性”旋转位置，其中可抛弃部分102不向任何方向旋转。插管的弯曲部分320将向上和向下偏转，这将取决于对操纵杆1046的控制输入。图12C示出可抛弃部分102逆时针旋转 (从使用者的角度看)，如箭头1282所示，以响应操纵杆1046的向左运动，如箭头1280所示。图12D示出可抛弃部分102顺时针旋转(从使用者的角度)，如箭头1286所示，以响应操纵杆1046的向右移动，如箭头1284所示。

在一些实施例中，提供了马达模块1020和插管旋转齿轮模块1212，其被设置为与可抛弃部分102接口配合，以允许插管120按箭头1276所示进行电动旋转。在一些实施例中，近端流体鲁尔端口不随插管120旋转(本文所述的许多其他实施例就是这种情况)。在其他一些实施例中，近端流体鲁尔端口确实与插管120一起旋转，如箭头1274所示。这样的旋转将简化一些结构并降低可抛弃部分102的成本。在一些实施例中，电动的插管旋转允许全方位控制远端尖端，同时消除了对更复杂的双轴插管偏转结构的需要，特别是在系统的对成本更敏感的可抛弃部分中。在一些实施例中，可以应用除操纵杆以外的用户界面类型，如：触控板；触摸屏；轨迹球等。在一些实施例中，用户界面可以包括一个独立的输入装置，如用于插管旋转的拨盘1248。

在一些实施例中，为了提高人体工程学，图10A-图10B的实施例中的操纵杆1046可以有较长的柱子和/或有较长的“投掷”。有一个较长的柱子 (即从手柄140的主体突出较长的距离)或有一个较长的投掷，可以方便微调远端尖端的位置。

在一些实施例中，图10A-图10B和图12A-图12D的实施例中的操纵杆1046可以设置为“绝对”或“相对”输入设备。当设置为绝对输入设备时，操纵杆的位置决定了远端尖端的绝对位置，而当设置为相对输入设备时，操纵杆的运动控制远端尖端的运动速度和加速度。在许多需要精细控制远端尖头位置的应用中，将操纵杆设置为相对输入设备可能是有益的。

在一些实施例中，在电动衔接的情况下，当远端尖端的预期运动被阻挡(例如被组织、膜、壁或其他物理结构)时，可向使用者显示警告信号。在一些实施例中，马达模块1020(在图10A和12A中)被设置为感知超过预期运动的阈值的阻力。当这种情况发生时，可以在屏幕150上显示警告 (如文字信息或红色框)。其他警告或指示的例子可以通过手柄140或操纵杆1046触觉反馈。

图13A-图13C是一些其他实施例的便携式且符合人体工程学的内窥镜的侧视图。如图13A所示，系统1300是由可抛弃部分102和可重复使用部分1304组成的。102和1304两部分可以通过诸如在本文别处示出和描述的“插头和扭转”连接器相互配合和解除配合。除了平移运动和控制，以及使用操纵杆1046而不是拇指杆146之外，系统1300在所有方面都与本文其他地方所述的系统100和1000以及1200相似或相同。如图3A-图3C所示的实施例中，插管120被设置为转向，以便它可以向上和向下偏转。马达模块1020被设置为提供用于引起所期望的尖端偏转和平移驱动的驱动力。齿轮和平移模块1310被设置为将驱动力从马达模块1020传送到可抛弃部分102上的从动齿轮432。在一些实施例中，模块1310被进一步设置为提供与插管120的主轴(当连接时)平行的平移力，如箭头1370所示。在一些实施例中，内壳体1350被设置成可滑动到外壳体1352中直到可适应平移运动范围的程度。可重复使用部分1304上的传动齿轮1014与插头和扭转接口被设置成可以兼容地安装到向上/向下(单轴偏转)类型的可抛弃部分 102(如图1A-图1B、图2A-图2B、图3A-图3C、图4A-图4C等)。在一些实施例中，来自操纵杆1046的侧向输入被设置为如箭头1272所示旋转联接件1212。当可抛弃部分102和可重复使用部分1304安装在一起时，联接件1212的旋转导致可抛弃部分102以相同的方式旋转，如箭头1274和 1276所示。操纵杆1046的上下运动或侧向运动控制插管120的远端部分的偏转，就像图3A-3C的实施例中拇指杆的上下运动控制偏转一样。平移运动的控制也可以来自操纵杆1046。例如，操纵杆推动操纵杆1046使插管 120向远端移动，在远端方向的最大值时，插管自动返回到其起始位置。可选地，操纵杆1046可以被设置为：推动操纵杆使插管120向远端移动，操纵杆可以是弹簧加载的，因此当释放操纵杆上的压力时，插管120向近端移动。可选地，可以提供一个控制输入装置，如拨盘1348，以控制所需的平移，而操纵杆1046专门用于控制插管120远端部分的偏转。

图13B示出了一些实施例中的用于平移运动的另一种控制配置。在这种情况下，手柄140上提供了一个三轴操纵杆1320。如实线箭头和虚线 1324所示，三轴操纵杆1320可以上下和左右倾斜。这种运动就像图12A 和图10A-10B中的操纵杆1046，并被设置为控制转向角度和插管旋转，如本文之前所述。此外，操纵杆3120包括一个可以旋转的旋钮1322，如虚线箭头1326所示。旋转旋钮1322来控制插管的平移运动。使用者的拇指和食指可用于控制操纵杆的倾斜以及旋钮的旋转，而使用者的其他手指和手掌则用于牢固地支撑和衔接手柄140。

图13C示出了对平移运动的另一种控制。在这种情况下，包括摇动或跷跷板式电位器的“跷跷板”型按钮1310被安装在“触发”位置，以便操作者的食指使用符合人体工程学。如虚线箭头1326和1324分别所示，按钮 1310可以向上或向下“摇动”。虚线1322表示向下的摇动。

当被配置为提供平移、旋转和倾斜时，可重复使用部分1304类似于一个机械臂。在一些实施例中，旋转、平移和偏转都可以数字控制和参数化，并针对特定的应用进行校准。位于远端尖端的相机可以通过镜头中心的三维坐标和其光轴的方向来唯一地、充分地识别。这些参数都可以反馈给系统，用于控制目的，也可以在需要时进行校正，用于显示。远端尖端的精确位置和摄像机的方向都可以被准确地确定、记录和控制。这样，本文所述的一些实施例提供了一个完全的机器人内窥镜。需要注意的是，在一些实施例中，系统1300的大部分更复杂和昂贵的部分是包含在可重复使用部分1304中，而不是在可抛弃部分102，这可以大大降低可抛弃部分的成本，从而促进本文所述的内窥镜系统的广泛使用。

图14是设置为与远程图像处理器和显示器交互的内窥镜插管和控制手柄的透视图。系统1400由可抛弃部分102、可重复使用控制手柄1404以及处理和显示单元1406组成。可抛弃部分102与本文其他地方所述的可抛弃部分102相似或相同。可重复使用部分1404与本文其他地方所述的可重复使用部分104、1004、1204和1304一样，不同之处在于它包括了一个电连接器1408，该电连接器被设置为通过电缆1402连接到处理和显示单元 1406。在一些实施例中，可重复使用部分1404可不包括图14中所示的集成显示器。在其他一些实施例中，显示器包括在可重复使用部分1404中，例如图1A和图1B等其他图中所示的显示器150。102和1404两部分可以通过诸如在本文其他地方所示和所述的“插头和扭转”连接器相互配合和解除配合。需要注意的是，处理和显示单元1406可位于远离可抛弃部分 102、可重复使用控制手柄1404的位置(即一米或更远)。图14的设置的一个优点是，处理和显示单元1406可以方便地被几个人观察，并且它可以是被编程为与102和1404部分交互的其他标准的工作台或医院塔台。

尽管为了清楚起见已经详细描述了前述内容，但是显而易见的是，可以在不脱离本实用新型原理的情况下进行某些改变和修改。应当注意，存在许多实现本文描述的过程和装置的替代方式。因此，本实施例应被认为是说明性的而不是限制性的，并且本文描述的工作主体不限于本文给出的细节，这些细节可以在所附权利要求的范围和等同范围内对其进行修改。

Claims (17)

1.一种内窥镜，其特征在于，包括：

可重复使用部分，所述可重复使用部分包括手柄与向近端和/或向上延伸的弯曲控制杆，其中：所述手柄的形状和尺寸设为使用者的手能够握住所述手柄，同时以符合人体工程学的方式到达并以拇指手动操作所述弯曲控制杆；以及所述手柄包括产生力的缆线驱动器；可释放地附接在所述可重复使用部分上的可抛弃部分，所述可抛弃部分包括：从所述手柄和弯曲控制杆向远端延伸并具有一个或多个近端流体端口的流体枢纽；连接到所述流体枢纽并沿纵轴向远侧延伸的插管，其中所述插管具有可弯曲的远端部分和远端成像模块以及一个或多个远端流体端口；从所述一个或多个近端流体端口延伸到所述一个或多个远端流体端口的一个或多个内腔；从流体枢纽延伸到插管的可弯曲部分并与可重复使用部分中的产生力的缆线驱动器可释放地连接的转向线；其中，所述可弯曲部分通过所述产生力的缆线驱动器与所述弯曲控制杆耦合，以便手动操作弯曲控制杆选择性地使插管的可弯曲部分在选定的角度方向上弯曲到选定程度；其中，所述产生力的缆线驱动器向所述转向线施加弯曲所需的力。

2.根据权利要求1所述的内窥镜，其特征在于：所述产生力的缆线驱动器包括所述可重复使用部分中的一个或多个电动马达，与所述拇指操作的弯曲控制杆耦合，以将引起所述弯曲所需的所述力传给所述转向线。

3.根据权利要求2所述的内窥镜，其特征在于：所述一个或多个电动马达包括一个或多个步进马达。

4.根据权利要求2所述的内窥镜，其特征在于：所述产生力的缆线驱动器包括由所述一个或多个电动马达驱动的一个或多个驱动齿轮。

5.根据权利要求4所述的内窥镜，其特征在于：所述流体枢纽包括一个或多个从动齿轮，与所述一个或多个驱动齿轮可释放地配合，并与所述转向线连接，以响应一个或多个从动齿轮的旋转而选择性地弯曲插管的所述可弯曲部分。

6.根据权利要求2所述的内窥镜，其特征在于：所述产生力的缆线驱动器被设置为，如果插管的所述可弯曲部分达到外力施加到所述插管的弯曲阻力的阈值，则停止向所述转向线施加导致所述弯曲所需的力。

7.根据权利要求1所述的内窥镜，其特征在于：所述产生力的缆线驱动器包括一个或多个齿轮，由所述拇指操作的弯曲控制杆的手动施加的运动所驱动。

8.根据权利要求1所述的内窥镜，其特征在于：所述拇指操作的弯曲控制杆包括一个操纵杆。

9.根据权利要求1所述的内窥镜，其特征在于：所述拇指操作的弯曲控制杆包括一个触控板。

10.根据权利要求1所述的内窥镜，其特征在于：所述可重复使用部分更包括安装在所述手柄上并与所述成像模块耦合以显示由此提供的图像的显示屏，其中所述显示屏包括触摸感应区，所述触摸感应区选择性地显示并作为触控板并对触摸作出响应，从而使所述产生力的缆线驱动器选择性地弯曲插管的所述可弯曲部分。

11.根据权利要求1所述的内窥镜，其特征在于：所述插管与带有所述近端流体端口的所述流体枢纽的一部分中的至少一个被安装为相对于所述手柄围绕所述纵轴选择性地旋转。

12.根据权利要求11所述的内窥镜，其特征在于：所述插管被安装为相对于所述流体枢纽的近端部分围绕所述纵轴旋转。

13.根据权利要求12所述的内窥镜，其特征在于：所述流体枢纽的远端部分包括固定在所述插管上并可手动旋转的环圈，从而使所述插管相对于所述流体枢纽的所述近端部分围绕所述纵轴旋转。

14.根据权利要求11所述的内窥镜，其特征在于：所述流体枢纽的近端部分被安装成相对于所述手柄围绕所述纵轴旋转。

15.根据权利要求14所述的内窥镜，其特征在于：所述流体枢纽的近端部分包括固定在其上并可用手旋转的环圈，从而使所述流体枢纽的近端部分相对于所述手柄围绕所述纵轴旋转。

16.根据权利要求11所述的内窥镜，其特征在于：所述插管被安装为相对于所述流体枢纽的近端部分旋转，所述流体枢纽的近端部分被安装为相对于所述手柄旋转。

17.根据权利要求11所述的内窥镜，其特征在于：所述可重复使用部分被设置为选择性地引起所述插管的可弯曲部分的弯曲，同时所述插管和所述流体枢纽的近端部分中的至少一个相对于所述手柄旋转。

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