DE102020118043A1 - Deflection control mechanism for a steerable flexible endoscope, steerable flexible endoscope and method of controlling a flexible endoscope - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung bezieht sich auf einen Ablenksteuerungsmechanismus (29) für ein lenkbares flexibles Endoskop (10), wobei das Endoskop (10) einen lang erstreckten flexiblen Schaft (30) hat, der einen lenkbaren Abschnitt (31) umfasst, der durch Bewegung mindestens eines lang erstreckten Steuerelements ablenkbar ist, wobei der Ablenksteuerungsmechanismus (29) eine Stützstruktur, ein Antriebsrad, das in oder an der Stützstruktur drehgestützt ist, und ein Handrad (22, 23) umfasst, wobei der Ablenksteuerungsmechanismus mit dem mindestens einen lang erstreckten Steuerelement verbindbar ist, um durch Drehung des Antriebsrads eine Bewegung des mindestens einen lang erstreckten Steuerelements zu bewirken. Der Ablenksteuerungsmechanismus (29) umfasst ferner ein erstes zylindrisches Element, das an das Antriebsrad drehgekoppelt ist, und ein zweites zylindrisches Element, das an die Stützstruktur drehgekoppelt ist, wobei das erste und zweite zylindrische Element zum Bilden eines im Wesentlichen ringförmigen Spalts (107) angeordnet sind, wobei der Spalt (107) mindestens ein Paar gegenüberliegender Keilabschnitte (115, 115', 116, 116') umfasst, wobei mindestens ein Paar Klemmelemente in dem Spalt (107) angeordnet sind, wobei jedes Klemmelement vorgespannt ist, um in einem jeweiligen der Keilabschnitte (115, 115', 116, 116') geklemmt zu werden, und wobei mindestens ein an das Handrad (22, 23) gekoppeltes Entriegelungselement vorgesehen ist, um ein jeweiliges der Klemmelemente freizugeben. Die Erfindung bezieht sich auch auf ein lenkbares flexibles Endoskop (10) und auf ein Verfahren zur Steuerung eines flexiblen Endoskops (10).The invention relates to a deflection control mechanism (29) for a steerable flexible endoscope (10), the endoscope (10) having an elongate flexible shaft (30) which comprises a steerable section (31) which, by moving at least one long elongate control element, the deflection control mechanism (29) comprising a support structure, a drive wheel rotatably supported in or on the support structure, and a hand wheel (22, 23), the deflection control mechanism being connectable to the at least one elongate control element in order to cause movement of the at least one elongate control element by rotation of the drive wheel. The deflection control mechanism (29) further includes a first cylindrical member rotationally coupled to the drive wheel and a second cylindrical member rotationally coupled to the support structure, the first and second cylindrical members being arranged to form a substantially annular gap (107). wherein the gap (107) includes at least a pair of opposed wedge portions (115, 115', 116, 116'), at least a pair of clamping members being disposed in the gap (107), each clamping member being biased to engage in a respective of the wedge sections (115, 115', 116, 116'), and wherein at least one unlocking element coupled to the hand wheel (22, 23) is provided for releasing a respective one of the clamping elements. The invention also relates to a steerable flexible endoscope (10) and a method for controlling a flexible endoscope (10).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Ablenksteuerungsmechanismus für ein lenkbares flexibles Endoskop, ein lenkbares flexibles Endoskop mit einem derartigen Ablenksteuerungsmechanismus und ein Verfahren zur Steuerung eines flexiblen Endoskops.The present invention relates to a deflection control mechanism for a steerable flexible endoscope, a steerable flexible endoscope with such a deflection control mechanism and a method for controlling a flexible endoscope.
Flexible Endoskope umfassen einen flexiblen lang erstreckten Schaft, der dazu ausgestaltet ist, in einen inneren Hohlraum des Körpers eines Menschen oder Tiers oder eines beliebigen anderen Objekts eingeführt zu werden. In einem distalen (d. h. benutzerfernen) Endabschnitt des Schafts ist eine Abbildungsoptik zum Erzeugen eines Bilds einer Szene in dem betrachteten Hohlraum angeordnet. Das erzeugte Endoskopbild kann von einem Lichtleitfaserbündel an ein proximales (d. h. benutzernahes) Ende des Schafts übertragen werden, um von einem elektronischen Bildsensor, der in einem Handstück positioniert ist, das an dem proximalen Ende des Schafts angeordnet ist, erfasst zu werden, oder ein elektronischer Bildsensor kann in dem distalen Endabschnitt des Schafts angeordnet sein, wobei das Bildsignal von in dem Schaft angeordneten elektrischen Leitungen übertragen wird. Ein flexibles Endoskop umfasst üblicherweise ein Beleuchtungssystem zum Beleuchten des zu betrachtenden Hohlraums, sowie ein oder mehrere Instrumente und/oder Fluidkanäle, die sich von dem Handstück durch den Schaft zu seinem distalen Ende erstrecken.Flexible endoscopes include a flexible, elongate shaft that is configured to be inserted into an internal cavity of the body of a human or animal, or any other object. Imaging optics for generating an image of a scene in the cavity under consideration are arranged in a distal (i.e. user-remote) end portion of the shaft. The endoscope image produced can be transmitted by a fiber optic bundle to a proximal (i.e., user-proximate) end of the shaft to be captured by an electronic image sensor positioned in a handpiece located at the proximal end of the shaft, or an electronic The image sensor can be arranged in the distal end section of the shaft, with the image signal being transmitted by electrical lines arranged in the shaft. A flexible endoscope typically includes an illumination system for illuminating the cavity to be viewed, and one or more instruments and/or fluid conduits extending from the handpiece through the shaft to its distal end.
Flexible Endoskope dienen üblicherweise zur Betrachtung eines Hohlraums, der über eine gekrümmte Bahn erreicht wird, oder zur Betrachtung des Inneren eines Organs, das seinerseits eine gekrümmte Form hat, wie beispielsweise des Darms. Aufgrund seiner Flexibilität ist der flexible Schaft in der Lage, sich während des Einführens an die Krümmung der Zugangsbahn oder des Organs anzupassen. Oft ist es jedoch wünschenswert, dass man in der Lage ist, den distalen Endabschnitt des flexiblen Schafts aktiv aus einer geraden Ausrichtung in eine gebogene oder gelenkige Form abzulenken oder zu biegen, um das Einführen über eine gekrümmte Zugangsbahn oder ein Organ zu erleichtern. Da eine Blickrichtung der Abbildungsoptik im Allgemeinen durch eine Richtung des distalen Endabschnitts des Endoskopschafts bestimmt wird, wird außerdem durch das aktive Ablenken des distalen Endabschnitts gestattet, dass ein gewünschter Teilbereich des Hohlraums betrachtet werden kann, und es kann eine im Wesentlichen vollständige Betrachtung der Oberfläche des Hohlraums gestattet sein, indem ein Ablenkungswinkel des distalen Endabschnitts variiert wird. Endoskope, die aktives Ablenken oder Biegen eines Abschnitts des flexiblen Schafts gestatten, werden üblicherweise als „lenkbare Endoskope“ bezeichnet.Flexible endoscopes are typically used to view a cavity that is accessed via a curved path, or to view the interior of an organ that is itself curved in shape, such as the intestine. Because of its flexibility, the flexible shaft is able to conform to the curvature of the access pathway or organ during insertion. However, it is often desirable to be able to actively deflect or bend the distal end portion of the flexible shaft from a straight orientation to a curved or articulated shape to facilitate insertion over a curved access pathway or organ. Since a viewing direction of the imaging optics is generally determined by a direction of the distal end section of the endoscope shaft, active deflection of the distal end section also allows a desired partial area of the cavity to be viewed, and an essentially complete view of the surface of the Cavity may be allowed by varying a deflection angle of the distal end portion. Endoscopes that allow a portion of the flexible shaft to be actively deflected or flexed are commonly referred to as "steerable endoscopes".
Ein lenkbarer oder ablenkbarer Abschnitt des Schafts eines lenkbaren Endoskops hat üblicherweise eine Stützstruktur beispielsweise aus aufeinanderfolgend gelenkig verbundenen Schwenkelementen, wobei die Schwenkelemente durch axial bewegliche Steuerungsdrähte aufeinander zu gekippt werden können. Als Alternative kann die Stützstruktur beispielsweise durch ein oder mehrere elastische Biegeelemente gebildet sein, die durch die Wirkung von Steuerungsdrähten gebogen werden können. Die Stützstruktur ist beispielsweise von einer flexiblen, aus einem Kunststoffmaterial hergestellten Hülle umschlossen. Das Ablenken des lenkbaren Abschnitts aus einer ausgerichteten Position in eine gebogene oder angelenkte Gestalt in eine oder eine entgegengesetzte Richtung kann durch eine hin- und hergehende Bewegung eines Paars gegenwirkender Steuerungsdrähte gesteuert werden. Lenkbare Endoskope gestatten das Biegen des lenkbaren Abschnitts in zwei senkrechten Ebenen häufig durch den Betrieb von zwei Steuerungsdrahtpaaren. Die Steuerungsdrähte können entlang der Außenseite oder der Innenseite der Schwenkelemente geführt werden und sich durch den Schaft in eine proximale Richtung in das Handstück erstrecken, wo ein Ablenksteuerungsmechanismus vorgesehen ist. Der Ablenksteuerungsmechanismus bewirkt die Bewegung der Steuerungsdrähte unter Benutzersteuerung, indem beispielsweise ein oder mehrere Handräder gedreht werden.A steerable or deflectable portion of the shaft of a steerable endoscope usually has a support structure of, for example, sequentially articulated pivoting members, which pivoting members can be tilted toward one another by axially moveable control wires. As an alternative, the supporting structure can be formed, for example, by one or more elastic bending elements which can be bent by the action of control wires. The support structure is enclosed, for example, by a flexible sleeve made of a plastic material. Deflection of the steerable portion from an aligned position to a curved or articulated configuration in one or an opposite direction can be controlled by reciprocating movement of a pair of opposing control wires. Steerable endoscopes allow the steerable section to be bent in two perpendicular planes, often through the operation of two pairs of steering wires. The control wires may be routed along the outside or inside of the pivot members and extend through the shaft in a proximal direction into the handpiece where a deflection control mechanism is provided. The deflection control mechanism causes movement of the control wires under user control, for example by turning one or more handwheels.
Häufig ist es wünschenswert, einen bestimmten Beugewinkel des lenkbaren Abschnitts beizubehalten, um beispielsweise einen bestimmten Bereich des Hohlraums genau zu betrachten oder Manipulationen darin vorzunehmen. Ein derartiger abgelenkter oder gebogener Zustand des lenkbaren Abschnitts kann am bevorzugtesten beibehalten werden, ohne dass der Benutzer das eine oder die mehreren Handräder halten muss, so dass der Benutzer andere Steuerelemente oder Instrumente mit beiden Händen bedienen kann. Der abgelenkte Zustand muss gegen äußere Kräfte beibehalten werden, die durch Kontakt mit den Wänden des Hohlraums auf den Schaft ausgeübt werden, und/oder gegen innere Kräfte, beispielsweise aufgrund der Elastizität des lenkbaren Abschnitts. Wenn der Benutzer das eine oder die mehreren Handräder freigibt, kann der lenkbare Abschnitt aufgrund dieser äußeren oder inneren Kräfte auf unerwünschte Weise seinen Ablenkungswinkel ändern. Es sind daher lenkbare Endoskope bereitgestellt worden, die einen Ablenksteuerungsmechanismus haben, der einen Halte- oder „Brems“-Mechanismus umfasst, um unerwünschte Bewegung der Steuerungsdrähte zu blockieren und somit den lenkbaren Abschnitt des Endoskopschafts in einer gegebenen Anlenkung zu halten oder einen gegebenen Ablenkungswinkel beizubehalten.It is often desirable to maintain a specific deflection angle of the steerable portion, for example, to view or manipulate a specific area of the cavity. Such a deflected or flexed condition of the steerable portion can most preferably be maintained without requiring the user to hold the one or more handwheels, allowing the user to operate other controls or instruments with both hands. The deflected state must be maintained against external forces exerted on the shaft by contact with the walls of the cavity and/or against internal forces, for example due to the elasticity of the steerable portion. When the user releases the one or more handwheels, the steerable portion may undesirably change its deflection angle due to these external or internal forces. Therefore, steerable endoscopes have been provided that have a deflection control mechanism that includes a holding or "braking" mechanism to block unwanted movement of the control wires and thus hold the steerable portion of the endoscope shaft at a given articulation or maintain a given deflection angle .
Aus der US-Anmeldung
Gemäß der
Bekannte Bremsmechanismen der Reibungsart sind jedoch häufig verschleißgefährdet und erfordern zeitaufwändige Einstellung oder Neueinstellung. Darüber hinaus lässt sich ein Verrutschen nicht immer sicher vermeiden. Selbst wenn die Bremse betätigt wird, kann der Benutzer insbesondere in der Lage sein, durch erhöhten Kraftaufwand das eine oder die mehreren Handräder zu drehen und den Beugewinkel zu verändern, wodurch der Verschleiß und das Risiko des Versagens des Endoskops erhöht werden. Selbst in einem nicht betätigten Zustand ist es ferner notwendig, dass ein Benutzer zur Anlenkung des lenkbaren Abschnitts bei vielen bekannten Bremsmechanismen eine vergleichsweise hohe Kraft auf die Handräder ausüben muss.Known friction-type braking mechanisms, however, are often prone to wear and require time-consuming adjustment or readjustment. In addition, slipping cannot always be safely avoided. In particular, even when the brake is applied, the user may be able to rotate the one or more handwheels and change the flexion angle through increased effort, thereby increasing wear and risk of endoscope failure. Even in a non-actuated state, it is also necessary for a user to exert a comparatively high force on the handwheels in many known braking mechanisms in order to articulate the steerable section.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher die Bereitstellung eines Ablenksteuerungsmechanismus für ein lenkbares flexibles Endoskop, bei dem einer oder mehrere der oben genannten Nachteile vermieden oder abgemildert werden. Eine Aufgabe der Erfindung ist insbesondere die Bereitstellung eines Ablenksteuerungsmechanismus, der einen Brems- oder Haltemechanismus umfasst, der weniger verschleißanfällig ist, weniger häufig eingestellt werden muss und/oder einfachere Handhabung mit weniger Kraft zur Anlenkung des lenkbaren Abschnitts gestattet. Weitere Aufgaben der Erfindung sind die Bereitstellung eines lenkbaren flexiblen Endoskops mit einem verbesserten Ablenksteuerungsmechanismus und eines verbesserten Verfahrens zur Steuerung eines flexiblen Endoskops.It is therefore an object of the present invention to provide a deflection control mechanism for a steerable flexible endoscope in which one or more of the above disadvantages are avoided or mitigated. In particular, it is an object of the invention to provide a deflection control mechanism that includes a braking or holding mechanism that is less prone to wear, requires less frequent adjustment, and/or allows easier handling with less force to articulate the steerable portion. Further objects of the invention are to provide a steerable flexible endoscope with an improved deflection control mechanism and an improved method for controlling a flexible endoscope.
Diese Aufgaben werden durch einen Ablenksteuerungsmechanismus nach Anspruch 1, durch ein lenkbares flexibles Endoskop nach Anspruch 13 und durch ein Verfahren nach Anspruch 14 erfüllt. Besondere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden in den abhängigen Ansprüchen angegeben.These objects are achieved by a deflection control mechanism according to
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf medizinische Endoskope, d. h. auf Endoskope, die für medizinische Anwendungen wie beispielsweise minimalinvasive Chirurgie und/oder medizinische Untersuchungen ausgelegt sind. Ein Benutzer des Endoskops ist daher üblicherweise ein Chirurg, der einen endoskopischen Vorgang vornimmt. Die vorliegende Erfindung bezieht sich aber auch auf Endoskope, die für nicht medizinische Zwecke ausgelegt sind, beispielsweise auf industrielle Endoskope oder Boroskope.The present invention relates to medical endoscopes, i. H. to endoscopes designed for medical applications such as minimally invasive surgery and/or medical examinations. A user of the endoscope is therefore usually a surgeon who performs an endoscopic procedure. However, the present invention also relates to endoscopes that are designed for non-medical purposes, for example industrial endoscopes or boroscopes.
Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Ablenksteuerungsmechanismus zur Steuerung einer Ablenkung oder Anlenkung oder eines Beugewinkels eines lenkbaren Abschnitts eines Schafts eines lenkbaren flexiblen Endoskops ausgestaltet. Der Schaft des Endoskops ist ein lang erstreckter flexibler Schaft, der dazu ausgestaltet ist, in einen inneren Hohlraum des Körpers eines Menschen oder Tiers oder ein anderes Objekt, beispielsweise ein technisches Objekt, eingeführt zu werden, und umfasst einen lenkbaren Abschnitt, der bezüglich anderer Abschnitte des Schafts aktiv gebogen oder abgelenkt werden kann. Insbesondere kann der lenkbare Abschnitt unter Benutzersteuerung bezüglich eines benachbarten Abschnitts des flexiblen Schafts aktiv ablenkbar sein. Der lenkbare Abschnitt kann beispielsweise einen distalen Endabschnitt des Schafts oder einen Abschnitt in der Nähe des distalen Endes des Schafts bilden. Der lenkbare Abschnitt kann eine Abbildungsoptik umfassen oder eine Abbildungsoptik kann in einer an einem distalen Ende des lenkbaren Abschnitts angeordneten Endkappe angeordnet sein, so dass durch Ablenken des lenkbaren Abschnitts eine Blickrichtung der Abbildungsoptik geändert werden kann. Das Endoskop kann ferner ein Handstück umfassen, das mit einem proximalen Endabschnitt des Schafts verbunden ist, wobei das Handstück Steuerelemente zum Steuern verschiedener Funktionen des Endoskops hat. Ein von der Abbildungsoptik erzeugtes endoskopisches Bild kann über optische oder elektronische Mittel an das Handstück übertragen werden. Der Ablenksteuerungsmechanismus ist mit dem proximalen Endabschnitt des Schafts verbindbar und kann in dem Handstück untergebracht sein.According to one aspect of the present invention, a deflection control mechanism is configured to control a deflection or articulation or a deflection angle of a steerable portion of a shaft of a steerable flexible endoscope. The shaft of the endoscope is an elongate, flexible shaft designed to be inserted into an internal cavity of a human or animal body or other object, such as a technical object, and includes a steerable portion that is operable with respect to other portions of the shaft can be actively bent or deflected. In particular, the steerable portion may be actively deflectable under user control with respect to an adjacent portion of the flexible shaft. For example, the steerable portion may form a distal end portion of the shaft or a portion near the distal end of the shaft. The steerable section can comprise imaging optics or imaging optics can be arranged in an end cap arranged at a distal end of the steerable section, so that a viewing direction of the imaging optics can be changed by deflecting the steerable section. The endoscope may further include a handpiece connected to a proximal end portion of the shaft, the handpiece having controls for controlling various functions of the endoscope. An endoscopic image generated by the imaging optics can be optical or electronic Funds are transferred to the handpiece. The deflection control mechanism is connectable to the proximal end portion of the shaft and may be housed in the handpiece.
Der lenkbare Abschnitt des Schafts des flexiblen Endoskops ist durch Längsbewegung mindestens eines lang erstreckten Steuerelements ablenkbar, bei dem es sich beispielsweise um einen Steuerungsdraht oder um ein Paar gegenwirkender Steuerungsdrähte handelt. Der lenkbare Abschnitt kann eine Stützstruktur beispielsweise aus schwenkenden oder elastischen Elementen haben, die aufgrund einer Längskraft oder eines Biegemoments, die bzw. das von dem mindestens einen Steuerelement ausgeübt wird, abgewinkelt oder gebogen werden können. Üblicherweise sind zur Steuerung der Ablenkung in eine Richtung und eine entgegengesetzte Richtung zwei lang erstreckte Steuerelemente vorgesehen, die als ein Paar gegenwirkender Steuerungsdrähte ausgeführt sind, die an gegenüberliegenden Seiten der Stützstruktur, vorzugsweise ungefähr symmetrisch zu einer Längsachse eines jeweiligen Teils des Schafts angeordnet sind. Zur Steuerung des Ablenkens oder Biegens des lenkbaren Abschnitts sind die Steuerungsdrähte im Wesentlichen in ihrer jeweiligen Längsrichtung bezüglich des Schafts beweglich, wobei diese Richtung üblicherweise parallel zu der axialen Richtung des jeweiligen Teils des Schafts verläuft. Wenn ein erster der beiden Drähte des Paars zum Ablenken nach einer Seite in die proximale Richtung gezogen wird, bewegt sich somit der andere in die distale Richtung; zum Ablenken nach der gegenüberliegenden Seite wird der andere der beiden Drähte in die proximale Richtung gezogen, während sich der erste in die distale Richtung bewegt. Das mindestens eine Steuerelement, beispielsweise die Steuerungsdrähte, können in dem Schaft zu dem proximalen Ende des Schafts geführt werden, wobei sie dadurch auf solche entgegengesetzte oder gegenwirkende Art betätigbar sind, dass der Ablenksteuerungsmechanismus mit dem proximalen Ende des Schafts verbindbar ist.The steerable portion of the shaft of the flexible endoscope is deflectable by longitudinal movement of at least one elongate control element, such as a control wire or a pair of counteracting control wires. The steerable portion may have a support structure of, for example, pivoting or elastic elements that can be angled or bent in response to a longitudinal force or bending moment exerted by the at least one control element. Conventionally, to control deflection in one direction and in an opposite direction, two elongate control elements are provided, embodied as a pair of opposing control wires disposed on opposite sides of the support structure, preferably approximately symmetrically about a longitudinal axis of a respective portion of the shaft. In order to control the deflection or bending of the steerable portion, the control wires are movable substantially in their respective longitudinal direction with respect to the shank, this direction usually being parallel to the axial direction of the respective part of the shank. Thus, when a first of the two wires of the pair is pulled to one side in the proximal direction for deflection, the other moves in the distal direction; to deflect to the opposite side, the other of the two wires is pulled in the proximal direction while the first moves in the distal direction. The at least one control element, for example the control wires, can be routed in the shaft to the proximal end of the shaft, thereby being operable in an opposite or counteracting manner such that the deflection control mechanism is connectable to the proximal end of the shaft.
Der Ablenksteuerungsmechanismus umfasst eine Stützstruktur, ein Antriebsrad und ein Handrad. Die Stützstruktur kann beispielsweise eine Basisstruktur eines Handstücks sein oder kann mit der Basisstruktur oder mit einem Gehäuse des Handstücks verbunden sein. Das Antriebsrad ist beispielsweise mit einem oder mehreren Lagern in oder an der Stützstruktur drehgestützt und hat eine drehbare Achse oder Welle oder eine an der Stützstruktur befestigte Achse. Der Ablenksteuerungsmechanismus ist mit dem mindestens einen lang erstreckten Steuerelement verbindbar, um eine Bewegung des mindestens einen lang erstreckten Steuerelements durch Drehung des Antriebsrads zu bewirken. Insbesondere kann ein lang erstrecktes Zugelement um das Antriebsrad gewickelt sein, wobei das lang erstreckte Zugelement mindestens einen Koppelabschnitt zur Koppelung an ein proximales Ende des mindestens einen Steuerelements hat, so dass durch Drehung des Antriebsrads das mindestens eine Steuerelement in seine Längsrichtung bewegt werden kann, um die Ablenkung des lenkbaren Abschnitts zu steuern. Das Zugelement umfasst vorzugsweise an seinen beiden Enden einen Koppelabschnitt zur Koppelung an jeweilige proximale Enden jedes Drahts eines Paars gegenwirkender Steuerungsdrähte. Eine Rotationsachse des Antriebsrads verläuft vorzugsweise quer zu einer Längsrichtung des mindestens einen Steuerelements.The deflection control mechanism includes a support structure, a drive wheel, and a hand wheel. The support structure can be, for example, a base structure of a handpiece or can be connected to the base structure or to a housing of the handpiece. The drive wheel is rotationally supported with, for example, one or more bearings in or on the support structure and has a rotatable axle or shaft or an axle fixed to the support structure. The deflection control mechanism is connectable to the at least one elongate control element to effect movement of the at least one elongate control element by rotation of the drive wheel. In particular, an elongate pulling element can be wound around the drive wheel, with the elongate pulling element having at least one coupling section for coupling to a proximal end of the at least one control element, so that the at least one control element can be moved in its longitudinal direction by rotating the drive wheel in order to to control the deflection of the steerable section. The pull member preferably includes at both ends thereof a coupling portion for coupling to respective proximal ends of each of a pair of opposing control wires. An axis of rotation of the drive wheel preferably runs transversely to a longitudinal direction of the at least one control element.
Das Handrad ist wie unten beschrieben an das Antriebsrad drehgekoppelt, so dass das Antriebsrad durch Drehen des Handrads gedreht werden kann. Durch manuelles Drehen des Handrads ist somit der Ablenkungswinkel des lenkbaren Abschnitts des Schafts steuerbar. Das Handrad ist vorzugsweise koaxial mit dem Antriebsrad angeordnet und in oder an der Stützstruktur gestützt. Für einen leichten Betrieb kann das Handrad Vorsprünge, Aussparungen und/oder Nuten an seinem äußeren Umfang umfassen.The hand wheel is rotationally coupled to the drive wheel as described below so that the drive wheel can be rotated by turning the hand wheel. Thus, by manually turning the handwheel, the angle of deflection of the steerable portion of the shaft can be controlled. The handwheel is preferably arranged coaxially with the drive wheel and is supported in or on the support structure. For ease of operation, the hand wheel may include projections, recesses and/or grooves on its outer periphery.
Der Ablenksteuerungsmechanismus umfasst ferner ein erstes zylindrisches Element, das an das Antriebsrad drehgekoppelt ist, und ein zweites zylindrisches Element, das an die Stützstruktur drehgekoppelt ist. Bezüglich der Stützstruktur ist das erste zylindrische Element daher drehbar, und das zweite zylindrische Element ist nicht drehbar. Das zweite zylindrische Element kann an der Stützstruktur befestigt sein oder kann axial beweglich, jedoch drehfest angebracht sein. Das erste und das zweite zylindrische Element sind so angeordnet, dass sie einen im Wesentlichen ringförmigen Spalt zwischen dem ersten und dem zweiten zylindrischen Element bilden. Der im Wesentlichen ringförmige Spalt kann beispielsweise zwischen einer äußeren Umfangsfläche des ersten zylindrischen Elements und einer Innenfläche des zweiten zylindrischen Elements oder umgekehrt ausgebildet sein.The deflection control mechanism further includes a first cylindrical member rotationally coupled to the drive wheel and a second cylindrical member rotationally coupled to the support structure. Therefore, with respect to the support structure, the first cylindrical member is rotatable and the second cylindrical member is non-rotatable. The second cylindrical member may be fixed to the support structure or may be axially moveable but non-rotatably mounted. The first and second cylindrical members are arranged to form a substantially annular gap between the first and second cylindrical members. For example, the substantially annular gap may be formed between an outer peripheral surface of the first cylindrical member and an inner surface of the second cylindrical member, or vice versa.
Der im Wesentlichen ringförmige Spalt umfasst mindestens ein Paar gegenüberliegender Keilabschnitte. Jeder Keilabschnitt hat ein schmales Ende und ein breites Ende, wobei das schmale Ende im Vergleich zu dem breiten Ende eine reduzierte radiale Breite hat. Die Breite reduziert sich vorzugsweise allmählich oder gleichmäßig von dem breiten Ende zu dem schmalen Ende, wobei beide Keilabschnitte des mindestens einen Paars in einer Umfangsrichtung gesehen gegenüberliegend angeordnet sind. Vorzugsweise sind beide Keilabschnitte des mindestens einen Paars so angeordnet, dass ihre schmalen Enden einander benachbart sind.The substantially annular gap includes at least a pair of opposed wedge sections. Each wedge section has a narrow end and a wide end, with the narrow end having a reduced radial width compared to the wide end. The width preferably decreases gradually or smoothly from the wide end to the narrow end with both of the spline portions of the at least one pair being oppositely arranged as viewed in a circumferential direction. Preferably, both wedge portions of the at least one pair are arranged with their narrow ends adjacent to each other.
Der Ablenksteuerungsmechanismus umfasst ferner mindestens ein Paar Klemmelemente, die in dem Spalt angeordnet sind, wobei jedes Klemmelement vorgespannt ist, um in einem jeweiligen der Keilabschnitte geklemmt zu werden. Insbesondere ist jedes Klemmelement dazu vorgespannt und ausgestaltet, bei Drehung des ersten zylindrischen Elements und somit durch Drehung des Antriebsrads in einem jeweiligen Keilabschnitt geklemmt zu werden. Jedes des Paars Klemmelemente kann einem der Keilabschnitte des mindestens einen Paars Keilabschnitte zugeordnet sein und zu dem schmalen Ende des jeweiligen Keilabschnitts vorgespannt sein; beispielsweise kann das Klemmelement zu dem schmalen Ende des Keilabschnitts hin federbelastet sein. Die Keilabschnitte und die Klemmelemente sind insbesondere so ausgestaltet, dass bei Drehung des ersten zylindrischen Elements bezüglich des zweiten zylindrischen Elements in eine erste Richtung eines des Paars Klemmelemente in dem jeweiligen Keilabschnitt geklemmt wird, und durch Drehung des ersten zylindrischen Elements bezüglich des zweiten zylindrischen Elements in eine entgegengesetzte Richtung das andere des Paars Klemmelemente in dem anderen des Paars Keilabschnitte geklemmt wird. Wenn eines der Klemmelemente in einem jeweiligen Keilabschnitt geklemmt ist, wird eine weitere Relativdrehung in eine jeweilige Richtung unterbunden.The deflection control mechanism further includes at least a pair of clamp members disposed in the gap, each clamp member being biased to be clamped in a respective one of the wedge portions. In particular, each clamping member is biased and adapted to be clamped in a respective wedge portion upon rotation of the first cylindrical member and hence rotation of the drive wheel. Each of the pair of clamping members may be associated with one of the wedge portions of the at least one pair of wedge portions and biased toward the narrow end of the respective wedge portion; for example, the clamping element can be spring-loaded towards the narrow end of the wedge section. In particular, the wedge sections and the clamping elements are designed such that upon rotation of the first cylindrical element with respect to the second cylindrical element in a first direction, one of the pair of clamping elements is clamped in the respective wedge section, and upon rotation of the first cylindrical element with respect to the second cylindrical element in an opposite direction the other of the pair of clamping members is clamped in the other of the pair of wedge portions. When one of the clamping elements is clamped in a respective wedge section, further relative rotation in a respective direction is prevented.
Außerdem ist mindestens ein Entriegelungselement vorgesehen, das mit dem Handrad drehgekoppelt ist und das dazu angeordnet ist, ein jeweiliges der Klemmelemente durch Drehen des Handrads freizugeben. Das mindestens eine Entriegelungselement kann dazu angeordnet sein, ein erstes der Klemmelemente durch Drehen des Handrads in eine erste Richtung freizugeben und das andere des Paars Klemmelemente durch Drehen des Handrads in eine entgegengesetzte Richtung freizugeben. Insbesondere wird, wenn das Handrad gedreht wird, ein jeweiliges Klemmelement durch das Entriegelungselement zu dem breiten Ende des jeweiligen Keilabschnitts hin geschoben und wird somit aus seiner Klemmposition geschoben und kann sogar aus dem jeweiligen Keilabschnitt in einen benachbarten Abschnitt des ringförmigen Spalts geschoben werden. Durch Drehen des Handrads in eine Richtung kann daher ein jeweiliges des Paars Klemmelemente freigegeben werden, so dass eine Relativdrehung des ersten bezüglich des zweiten zylindrischen Elements in die jeweilige Richtung ermöglicht wird, während durch Drehen des Handrads in eine entgegengesetzte Richtung Relativdrehung des ersten und zweiten zylindrischen Elements in die jeweilige entgegengesetzte Richtung ermöglicht wird. Wenn das erste zylindrische Element dadurch verriegelt wird, dass mindestens ein Klemmelement wie beschrieben geklemmt wird, kann es somit durch Drehen des Antriebsrads entriegelt werden.In addition, at least one unlocking element is provided which is rotatably coupled to the hand wheel and which is arranged to release a respective one of the clamping elements by turning the hand wheel. The at least one unlocking member may be arranged to release a first of the clamping members by rotating the hand wheel in a first direction and to release the other of the pair of clamping members by rotating the hand wheel in an opposite direction. In particular, when the handwheel is turned, a respective clamping element is pushed by the unlocking element towards the wide end of the respective wedge section and is thus pushed out of its clamping position and can even be pushed out of the respective wedge section into an adjacent section of the annular gap. Turning the handwheel in one direction can therefore release a respective one of the pair of clamping members, allowing relative rotation of the first with respect to the second cylindrical member in the respective direction, while turning the handwheel in an opposite direction allows relative rotation of the first and second cylindrical Elements is enabled in the respective opposite direction. Thus, when the first cylindrical member is locked by clamping at least one clamping member as described, it can be unlocked by rotating the drive wheel.
Der Ablenksteuerungsmechanismus kann weitere Elemente wie einen feststehenden oder verstellbaren Anschlag zur Begrenzung eines zulässigen Bewegungsbereichs des mindestens einen Steuerelements umfassen. Der Ablenksteuerungsmechanismus kann dazu ausgestaltet sein, die Bewegung mehr als eines Paars gegenwirkender Steuerungsdrähte zu bewirken. Eine Schaftkopplung kann an einer distalen Seite des Handstücks oder des Ablenksteuerungsmechanismus vorgesehen sein, um den Endoskopschaft an das Handstück und/oder den Ablenksteuerungsmechanismus zu koppeln.The deflection control mechanism may include other elements such as a fixed or adjustable stop for limiting an allowable range of movement of the at least one control element. The deflection control mechanism may be configured to effect movement of more than one pair of opposing control wires. A shaft coupler may be provided on a distal side of the handpiece or the deflection control mechanism to couple the endoscope shaft to the handpiece and/or the deflection control mechanism.
Aufgrund dessen, dass der Ablenksteuerungsmechanismus ein drehbares erstes und ein nicht drehbares zweites zylindrisches Element umfasst, die im Wesentlichen koaxial angeordnet sind und einen im Wesentlichen ringförmigen Spalt bilden, und mindestens ein Paar Klemmelemente in dem Spalt angeordnet sind, um in jeweiligen keilförmigen Abschnitten des Spalts geklemmt zu werden, kann die Bewegung des mindestens einen Steuerelements blockiert werden, so dass der lenkbare Abschnitt in einer gegebenen Anlenkung gehalten wird. Somit braucht der Benutzer das Handrad nicht mehr zum Beibehalten der Ablenkung zu halten und kann zum Bedienen anderer Steuerelemente oder Instrumente beide Hände einsetzen. Aufgrund dessen, dass mindestens ein an das Handrad gekoppeltes Entriegelungselement dazu angeordnet ist, ein Klemmelement aus seiner Klemmposition zu schieben, kann der Ablenksteuerungsmechanismus leicht entriegelt und die Steuerung des lenkbaren Abschnitts wieder aufgenommen werden, indem das Handrad gedreht wird. Der Ablenksteuerungsmechanismus kann das Verriegeln mit einer hohen Bremskraft bei geringem Verschleiß und ohne das Erfordernis eines Verstellens gestatten. Ferner kann der Mechanismus geringe Reibung haben und bedienungsfreundlich sein.Due to the fact that the deflection control mechanism comprises a rotatable first and a non-rotatable second cylindrical member arranged substantially coaxially and forming a substantially annular gap, and at least a pair of clamping members are arranged in the gap for clamping in respective wedge-shaped portions of the gap being clamped, the movement of the at least one control element can be blocked so that the steerable section is held in a given articulation. Thus, the user no longer needs to hold the hand wheel to maintain distraction and can use both hands to operate other controls or instruments. Because at least one unlocking element coupled to the hand wheel is arranged to push a clamping element out of its clamping position, the deflection control mechanism can easily be unlocked and control of the steerable portion resumed by rotating the hand wheel. The deflection control mechanism can allow locking with high braking force with little wear and no need for adjustment. Further, the mechanism can have low friction and be easy to use.
Durch Koppeln des Handrads an das Antriebsrad wie beschrieben, lässt sich insbesondere sowohl das Verriegeln als auch das Entriegeln des Ablenksteuerungsmechanismus auf automatische zwei-Wege-selbstverriegelnde Weise erzielen. In diesem Sinne umfasst der Ablenksteuerungsmechanismus einen Bremsmechanismus. Wenn aufgrund äußerer oder innerer Kräfte, die auf den lenkbaren Abschnitt wirken, durch das mindestens eine lang erstreckte Steuerelement ein Drehmoment auf das Antriebsrad in eine erste Richtung ausgeübt wird, wird die Drehung des Antriebsrads automatisch blockiert, indem das erste zylindrische Element, das an das Antriebsrad drehgekoppelt ist, blockiert wird, wodurch das Blockieren durch Klemmen eines jeweiligen des mindestens einen Paars Klemmelemente in einem jeweiligen Keilabschnitt des Spalts erzielt wird. Wenn andererseits ein Drehmoment auf das Handrad in die erste Richtung ausgeübt wird, wird das jeweilige Klemmelement aus seiner Klemmposition in dem jeweiligen Keilabschnitt geschoben, wodurch das Klemmelement freigegeben und eine Drehung des ersten zylindrischen Elements und des Antriebsrads gestattet wird. Wenn durch das mindestens eine lang erstreckte Steuerelement ein Drehmoment auf das Antriebsrad in die entgegengesetzte Richtung ausgeübt wird, wird entsprechend die Drehung des Antriebsrads blockiert, indem das andere des mindestens einen Paars Klemmelemente in dem anderen Keilabschnitt mindestens eines Paars Keilabschnitte geklemmt wird. Durch Ausüben eines Drehmoments an dem Handrad in derselben Richtung wird das jeweilige Klemmelement freigegeben, wodurch die Bremse entriegelt wird. Der wie beschrieben ausgestaltete Bremsmechanismus kann eine besonders leichte und intuitive Betätigung durch einen Benutzer gestatten.In particular, by coupling the hand wheel to the drive wheel as described, both locking and unlocking of the deflection control mechanism can be achieved in an automatic two-way self-locking manner. In this sense, the deflection control mechanism includes a braking mechanism. When, due to external or internal forces acting on the steerable portion, torque is applied to the drive wheel in a first direction by the at least one elongate control element, rotation of the drive wheel is automatically blocked by locking the first cylindrical element attached to the Drive wheel is rotatably coupled, is blocked, whereby the blocking is achieved by clamping a respective one of the at least one pair of clamping elements in a respective wedge portion of the gap. On the other hand, if a torque is applied to the Applying the handwheel in the first direction pushes the respective clamping member out of its clamping position in the respective wedge section, releasing the clamping member and allowing rotation of the first cylindrical member and the drive wheel. Accordingly, when torque is applied to the impeller in the opposite direction by the at least one elongate control element, rotation of the impeller is blocked by clamping the other of the at least one pair of clamping members in the other wedge portion of at least one pair of wedge portions. By exerting a torque on the hand wheel in the same direction, the respective clamping element is released, whereby the brake is unlocked. The brake mechanism designed as described can allow a particularly easy and intuitive actuation by a user.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das erste zylindrische Element im Wesentlichen scheibenförmig und das zweite zylindrische Element ist im Wesentlichen trommelförmig, wobei der Spalt zwischen einer äußeren Umfangsfläche des ersten zylindrischen Elements und einer Innenfläche des zweiten zylindrischen Elements gebildet ist. Mit Bezug auf die Rotationsachse des ersten zylindrischen Elements und mit Blick in radialer Richtung umschließt somit das im Wesentlichen trommelförmige zweite zylindrische Element das erste zylindrische Element, wobei ein sich radial erstreckender Raum zwischen der äußeren Umfangsfläche des ersten zylindrischen Elements und einer entsprechenden Innenfläche des zweiten zylindrischen Elements im Wesentlichen ringförmig ist und einen Spalt bildet, in dem das mindestens eine Paar Klemmelemente angeordnet ist. Auf diese Weise kann ein Bremsmechanismus mit einer besonders einfachen Auslegung vorgesehen werden.According to a preferred embodiment of the invention, the first cylindrical member is substantially disc-shaped and the second cylindrical member is substantially drum-shaped, wherein the gap is formed between an outer peripheral surface of the first cylindrical member and an inner surface of the second cylindrical member. Thus, with respect to the axis of rotation of the first cylindrical member and viewed in the radial direction, the substantially drum-shaped second cylindrical member encloses the first cylindrical member, with a radially extending space between the outer peripheral surface of the first cylindrical member and a corresponding inner surface of the second cylindrical Elements is essentially annular and forms a gap in which the at least one pair of clamping elements is arranged. In this way, a brake mechanism with a particularly simple design can be provided.
Das erste zylindrische Element weist vorzugsweise eine radiale Erhöhung oder einen radialen Buckel auf, der bzw. die mindestens einen Seitenflügel hat, der eine Keilfläche bildet, wobei der Seitenflügel eine Neigung hat, die so bestimmt ist, dass ein jeweiliges der Klemmelemente bei Drehung des ersten zylindrischen Elements bezüglich des zweiten zylindrischen Elements zwischen der äußeren Umfangsfläche des ersten zylindrischen Elements und der Innenfläche des zweiten zylindrischen Elements geklemmt wird. Die Keilfläche und ein entsprechender Abschnitt der Innenfläche des zweiten zylindrischen Elements bilden einen Keilabschnitt des Spalts. Die radiale Erhöhung, in Umfangsrichtung gesehen, hat am bevorzugtesten auch einen geneigten Flügel an ihrer anderen Seite, wobei der Flügel in ähnlicher Weise geneigt ist, so dass das andere des Paars Klemmelemente bei Drehung des ersten zylindrischen Elements in die entgegengesetzte Richtung geklemmt wird. Gemäß dieser Ausführungsform können die äußere Umfangsfläche des ersten zylindrischen Elements und die Innenfläche des zweiten zylindrischen Elements teilzylindrische Flächen sein, die im Wesentlichen koaxial zueinander und zu der Rotationsachse des ersten zylindrischen Elements angeordnet sind, wobei jedoch die äußere Umfangsfläche des ersten zylindrischen Elements mindestens einen erhöhten Abschnitt hat, der in einer radialen Richtung über die zylindrische Fläche hinausragt und an seinen Seitenflügeln geneigte Keilflächen hat, die die gegenüberliegenden Keilabschnitte des Spalts bilden. In Anbetracht von Reibung zwischen den Klemmelementen und den jeweiligen Flächen des ersten und des zweiten zylindrischen Elements kann der Neigungswinkel bezüglich einer zylindrischen Fläche der Seitenflügel so gewählt werden, dass mindestens ein Klemmelement automatisch in eine Klemmposition in einem jeweiligen Keilabschnitt gelangt und so zwischen dem ersten und dem zweiten zylindrischen Element geklemmt wird, wenn das erste zylindrische Element bezüglich des zweiten zylindrischen Elements gedreht wird. Auf diese Weise wird eine weitere Drehung des ersten bezüglich des zweiten zylindrischen Elements verhindert, wodurch auf sichere und einfache Art Selbstverriegelung erzielt wird.The first cylindrical element preferably has a radial ridge or hump which has at least one lateral wing forming a wedge surface, the lateral wing having an inclination determined such that upon rotation of the first cylindrical member is clamped with respect to the second cylindrical member between the outer peripheral surface of the first cylindrical member and the inner surface of the second cylindrical member. The wedge surface and a corresponding portion of the inner surface of the second cylindrical member form a wedge portion of the gap. The radial ridge, viewed circumferentially, most preferably also has an inclined wing on its other side, the wing being similarly inclined so that the other of the pair of clamping members is clamped upon rotation of the first cylindrical member in the opposite direction. According to this embodiment, the outer peripheral surface of the first cylindrical member and the inner surface of the second cylindrical member may be part-cylindrical surfaces substantially coaxial with each other and the axis of rotation of the first cylindrical member, but with the outer peripheral surface of the first cylindrical member being at least one elevated has a portion which protrudes in a radial direction beyond the cylindrical surface and has inclined wedge surfaces on its side wings forming the opposed wedge portions of the gap. In view of friction between the clamping elements and the respective surfaces of the first and second cylindrical elements, the angle of inclination with respect to a cylindrical surface of the side wings can be chosen so that at least one clamping element automatically comes into a clamping position in a respective wedge section and so between the first and the second cylindrical member is clamped when the first cylindrical member is rotated with respect to the second cylindrical member. In this way further rotation of the first relative to the second cylindrical member is prevented, thereby achieving self-locking in a safe and simple manner.
Vorteilhafterweise umfasst der Spalt zwei Paare gegenüberliegender Keilabschnitte, die in Bezug auf die Rotationsachse des ersten zylindrischen Elements gesehen, einander diametral gegenüber angeordnet sind, zwei Paare Klemmelemente und zwei Entriegelungselemente, wobei jedes Klemmelement dazu vorgespannt ist, in einem jeweiligen der Keilabschnitte geklemmt zu werden, und wobei jedes Entriegelungselement an das Handrad gekoppelt ist, um ein jeweiliges der Klemmelemente freizugeben. Insbesondere kann die äußere Umfangsfläche des ersten zylindrischen Elements zwei diametral gegenüberliegende Erhöhungen haben, wobei jede Erhöhung geneigte Seitenflügel an beiden Seiten hat, wobei die geneigten Seitenflügel die Keilabschnitte bilden. Die beiden gegenüberliegenden Keilabschnitte jedes Paars sind so angeordnet, dass ihre schmalen Enden zu einem jeweiligen Entriegelungselement hin gerichtet sind, so dass die Klemmelemente durch Wirkung des jeweiligen Entriegelungselements aus einer Klemmposition in einem jeweiligen Keilabschnitt geschoben werden können. Auf diese Weise können Steifigkeit und Zuverlässigkeit des Bremsmechanismus erhöht werden.Advantageously, the gap comprises two pairs of opposite wedge portions, which are diametrically opposed to each other as seen with respect to the axis of rotation of the first cylindrical element, two pairs of clamping elements and two unlocking elements, each clamping element being biased to be clamped in a respective one of the wedge portions, and wherein each unlocking element is coupled to the handwheel to release a respective one of the clamping elements. In particular, the outer peripheral surface of the first cylindrical member may have two diametrically opposed ridges, each ridge having inclined side wings on both sides, the inclined side wings forming the wedge portions. The two opposed wedge portions of each pair are arranged with their narrow ends directed towards a respective unlocking element so that the clamping elements can be pushed out of a clamping position in a respective wedge portion by action of the respective unlocking element. In this way, rigidity and reliability of the brake mechanism can be increased.
Jedes Klemmelement ist vorzugsweise als eine im Wesentlichen zylindrische Rolle ausgestaltet. Insbesondere kann ein Durchmesser der Rollen so gewählt werden, dass er geringer als eine radiale Breite des Spalts an dem breiten Ende des jeweiligen Keilabschnitts und größer als eine radiale Breite des Spalts an dem schmalen Ende des jeweiligen Keilabschnitts ist. Materialien und Oberflächenstrukturen der Rollen und der Oberflächen des ersten und des zweiten zylindrischen Elements, die die Keilabschnitte bilden, können so gewählt werden, dass unter Berücksichtigung der Neigung der jeweiligen Keilflächen in den Keilabschnitten eine der beiden Rollen jedes Paars Klemmelemente durch Drehung des ersten zylindrischen Elements bezüglich des zweiten in eine erste Richtung in dem Keilabschnitt geklemmt wird und die andere der beiden Rollen jedes Paars Klemmelemente durch Drehung des ersten zylindrischen Elements bezüglich des zweiten in eine entgegengesetzte Richtung in dem gegenüberliegenden Keilabschnitt des jeweiligen Paars Keilabschnitte geklemmt wird. Aufgrund dessen, dass die Klemmelemente als im Wesentlichen zylindrische Rollen ausgestaltet sind, kann die Reibung bei Betätigung des Ablenksteuerungsmechanismus reduziert werden.Each clamping element is preferably designed as a substantially cylindrical roller. In particular, a diameter of the rollers can be chosen to be less than a radial width of the gap at the wide end of each Wedge portion and is greater than a radial width of the gap at the narrow end of each wedge portion. Materials and surface structures of the rollers and the surfaces of the first and second cylindrical members forming the wedge portions can be selected so that, taking into account the inclination of the respective wedge surfaces in the wedge portions, one of the two rollers of each pair of clamping members by rotation of the first cylindrical member with respect to the second in a first direction in the wedge section and the other of the two rollers of each pair of clamping members is clamped by rotation of the first cylindrical member with respect to the second in an opposite direction in the opposite wedge section of the respective pair of wedge sections. Due to the fact that the clamping elements are designed as substantially cylindrical rollers, the friction when operating the deflection control mechanism can be reduced.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung nimmt das mindestens eine Entriegelungselement das erste zylindrische Element in Eingriff, um das erste zylindrische Element zu drehen. Da das Entriegelungselement an das Handrad drehgekoppelt ist, kann somit das erste zylindrische Element durch Drehen des Handrads gedreht werden. Das mindestens eine Entriegelungselement ist vorzugsweise als ein Koppelstift oder Bolzen ausgestaltet, der starr an das Handrad gekoppelt oder mindestens damit drehgekoppelt ist, wobei der Koppelstift mit einer Aussparung, einem Schlitz oder einer Bohrung des ersten zylindrischen Elements in Eingriff kommt, so dass der Koppelstift bei Drehung des Handrads das erste zylindrische Element in der Aussparung, dem Schlitz oder der Bohrung kontaktiert, um es zu drehen. Falls das erste zylindrische Element im Wesentlichen scheibenförmig ist, kann die Aussparung, der Schlitz oder die Bohrung in einem axial von einem Scheibenabschnitt des ersten zylindrischen Elements versetzten Bund vorgesehen sein, wobei eine äußere Umfangsfläche des Scheibenabschnitts eine Innenseite des im Wesentlichen ringförmigen Spalts bildet. Insbesondere kann das Entriegelungselement als eine Klaue angesehen werden, die die Drehung des Handrads auf das erste zylindrische Element überträgt. Vorzugsweise beide oder alle Entriegelungselemente sind als Koppelstifte oder Bolzen ausgestaltet, wobei jeder in einer jeweiligen Aussparung, einem jeweiligen Schlitz oder einer jeweiligen Bohrung des ersten zylindrischen Elements in Eingriff kommt. Somit kann die Betätigung des Ablenksteuerungsmechanismus weiter vereinfacht werden, wobei das Antriebsrad durch manuelles Drehen des Handrads drehbar ist.According to a preferred embodiment of the invention, the at least one unlocking element engages the first cylindrical element to rotate the first cylindrical element. Thus, since the unlocking member is rotatably coupled to the hand wheel, the first cylindrical member can be rotated by turning the hand wheel. The at least one unlocking element is preferably designed as a coupling pin or bolt which is rigidly coupled to the handwheel or at least rotationally coupled thereto, the coupling pin engaging with a recess, a slot or a bore of the first cylindrical element, so that the coupling pin at Rotation of the hand wheel contacts the first cylindrical member in the recess, slot or bore to rotate. If the first cylindrical member is substantially disc-shaped, the recess, slot or bore may be provided in a collar axially offset from a disc portion of the first cylindrical member, with an outer peripheral surface of the disc portion forming an inside of the substantially annular gap. In particular, the unlocking element can be considered as a claw that transmits the rotation of the handwheel to the first cylindrical element. Preferably both or all of the unlocking elements are configured as coupling pins or bolts, each engaging in a respective recess, slot or bore of the first cylindrical element. Thus, the operation of the deflection control mechanism can be further simplified, with the drive wheel being rotatable by manually rotating the handwheel.
Am bevorzugtesten nimmt das mindestens eine Entriegelungselement das erste zylindrische Element mit so viel Spiel in Eingriff, dass bei Drehung des Handrads ein jeweiliges Klemmelement aus seiner Klemmposition in dem jeweiligen Keilabschnitt freigegeben wird, bevor das Entriegelungselement das erste zylindrische Element dreht. Insbesondere kann das Entriegelungselement in einer lang erstreckten Aussparung oder einem lang erstreckten Schlitz des ersten zylindrischen Elements, die bzw. der sich in einer Umfangsrichtung erstreckt, in Eingriff kommen, wobei winkelförmiges Spiel bereitgestellt wird, so dass das Entriegelungselement das erste zylindrische Element nur dann kontaktiert, wenn ein entsprechender Rotationswinkel des Handrads das winkelförmige Spiel übersteigt, wobei dieser Rotationswinkel hinreichend ist, um das Klemmelement aus seiner Klemmposition in dem Keilabschnitt freizugeben. Das Klemmelement kann zu dem schmalen Ende des jeweiligen Keilabschnitts hin federbelastet sein, wobei eine Federkraft oder Spannung gewählt werden kann, die ausreichend ist, um das Klemmelement zum Klemmen in den Keilabschnitt vorzuspannen, jedoch so niedrig ist, dass das Klemmelement wie beschrieben freigegeben wird. Die Federkraft kann somit beispielsweise so gewählt werden, dass ein auf das Handrad zur Freigabe des Klemmelements auszuübendes Drehmoment kleiner als oder ungefähr gleich einem üblichen Drehmoment ist, das zum Halten des lenkbaren Abschnitts bei einem gegebenen Ablenkungswinkel erforderlich ist. Auf diese Weise kann die Betätigung des Ablenksteuerungsmechanismus erleichtert werden, da sie einfach und intuitiv ist.Most preferably, the at least one unlocking element engages the first cylindrical element with sufficient play such that rotation of the hand wheel releases a respective clamping element from its clamping position in the respective wedge section before the unlocking element rotates the first cylindrical element. In particular, the unlocking element can engage in an elongate recess or slot of the first cylindrical element, which extends in a circumferential direction, providing angular clearance so that the unlocking element contacts the first cylindrical element only then when a corresponding angle of rotation of the hand wheel exceeds the angular play, which angle of rotation is sufficient to release the clamping element from its clamping position in the wedge section. The clamping member may be spring loaded towards the narrow end of the respective wedge portion, with a spring force or tension selected sufficient to bias the clamping member to clamp into the wedge portion but low enough to release the clamping member as described. The spring force can thus be selected, for example, so that a torque to be applied to the handwheel to release the clamping element is less than or approximately equal to a normal torque required to hold the steerable section at a given deflection angle. In this way, the operation of the deflection control mechanism can be facilitated as it is simple and intuitive.
Nach einer besonders vorteilhaften Ausführungsform umfasst der Spalt zwei Paare gegenüberliegender Keilabschnitte, zwei Paare Klemmelemente und zwei Entriegelungselemente, wobei eine Druckfeder in dem Spalt angeordnet ist und sich zwischen zwei in Umfangsrichtung gesehen benachbarten oder aufeinanderfolgenden Klemmelementen erstreckt. Das heißt, es werden beispielsweise zwei spiralförmige Druckfedern vorgesehen, die jeweils zwischen einem Klemmelement eines ersten Paars und einem darauffolgenden Klemmelement des zweiten Paars Klemmelemente angeordnet sind. Durch eine derartige Anordnung kann auf besonders einfache Art eine geeignete Federkraft zum Vorspannen jedes Klemmelements zu einem schmalen Ende eines jeweiligen Keilabschnitts hin bereitgestellt werden.According to a particularly advantageous embodiment, the gap comprises two pairs of opposing wedge sections, two pairs of clamping elements and two unlocking elements, a compression spring being arranged in the gap and extending between two circumferentially adjacent or consecutive clamping elements. This means that two helical compression springs are provided, for example, which are each arranged between a clamping element of a first pair and a subsequent clamping element of the second pair of clamping elements. Such an arrangement makes it possible in a particularly simple manner to provide a suitable spring force for pretensioning each clamping element towards a narrow end of a respective wedge section.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist zwischen dem mindestens einen Entriegelungselement und jedem des mindestens einen Paars Klemmelemente eine Entriegelungslasche vorgesehen, die das Entriegelungselement und das jeweilige Klemmelement kontaktiert. Das heißt, an beiden Seiten des Entriegelungselements in einer Umfangsrichtung ist eine jeweilige Entriegelungslasche angeordnet, die das Entriegelungselement und das jeweilige Klemmelement kontaktiert, wobei das Klemmelement zu dem schmalen Ende des jeweiligen Keilabschnitts hin vorgespannt ist und somit zu der jeweiligen Entriegelungslasche hin vorgespannt ist. Insbesondere kann jedes der beiden Klemmelemente federbelastet sein, um die jeweilige Entriegelungslasche zu kontaktieren, und ferner kontaktiert die Entriegelungslasche aufgrund der Federspannung das Entriegelungselement. Aufgrund dessen, dass die Entriegelungslaschen zwischen dem Entriegelungselement und den Klemmelementen angeordnet ist, können die Reibung weiter reduziert und das Entriegeln der Bremse erleichtert werden.According to a preferred embodiment of the invention, an unlocking tab is provided between the at least one unlocking element and each of the at least one pair of clamping elements, which tab contacts the unlocking element and the respective clamping element. That is, on both sides of the unlocking element in a circumferential direction, a respective unlocking tab is arranged, which the unlocking element ment and the respective clamping element contacted, wherein the clamping element is biased towards the narrow end of the respective wedge section and is thus biased towards the respective unlocking tab. In particular, each of the two clamping elements can be spring-loaded in order to contact the respective unlocking tab, and furthermore the unlocking tab contacts the unlocking element due to the spring tension. Due to the fact that the unlocking tabs are arranged between the unlocking element and the clamping elements, the friction can be further reduced and the unlocking of the brake can be facilitated.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist jede Entriegelungslasche eine Spreizfläche auf, die dazu ausgestaltet ist, mit einer entsprechenden Spreizfläche des mindestens einen Entriegelungselements zusammenzuwirken, um ein jeweiliges Klemmelement bei Verschiebung der Entriegelungslasche in eine im Wesentlichen axiale Richtung bezüglich des jeweiligen Entriegelungselements aus seiner Klemmposition in dem jeweiligen Keilabschnitt freizugeben, wobei die axiale Richtung parallel zu der Rotationsachse des ersten zylindrischen Elements verläuft. Wenn die Entriegelungslasche in eine axiale Richtung geschoben wird, wirken somit die Spreizflächen der Entriegelungslasche und eines jeweiligen Entriegelungselements, das die Entriegelungslasche kontaktiert, zusammen, so dass das Klemmelement in eine Umfangsrichtung bezüglich des Entriegelungselements bewegt wird und somit aus seiner Klemmposition geschoben wird. Insbesondere kann das Klemmelement durch Zusammenwirken der Spreizflächen in einer solchen Umfangsposition gehalten werden, dass es unabhängig von der Betätigung des Handrads und unabhängig von einer Position des Entriegelungselements in der Aussparung, dem Schlitz oder der Bohrung des ersten zylindrischen Elements seine Klemmposition nicht erreichen kann. Durch axiales Verschieben der Entriegelungslaschen kann die Bremse des Ablenksteuerungsmechanismus daher deaktiviert werden. Umgekehrt kann die Bremse durch Verschieben der Entriegelungslaschen in eine entgegengesetzte axiale Richtung wieder aktiviert werden und wie oben beschrieben auf eine automatische selbstverriegelnde Weise wirken. Wenn die Bremse deaktiviert ist, ist der lenkbare Abschnitt des Endoskopschafts in der Lage, sich frei zu biegen und sich daher an eine Form eines Hohlraums oder eines Zugangswegs, in den der Schaft eingeführt worden ist, anzupassen. Die Deaktivierung der Bremse erleichtert somit das Zurückziehen des Endoskopschafts aus dem Hohlraum oder dem Zugangsweg. Aufgrund der Konfiguration des beschriebenen Bremsmechanismus kann die für die Anlenkung des lenkbaren Abschnitts erforderliche Kraft unabhängig davon, ob die Bremse aktiviert oder deaktiviert ist, die gleiche sein, wodurch die Betätigung des Endoskops erleichtert wird.According to a particularly advantageous embodiment of the invention, each unlocking tab has a spreading surface which is designed to interact with a corresponding spreading surface of the at least one unlocking element in order to move a respective clamping element out of its clamping position when the unlocking tab is displaced in a substantially axial direction with respect to the respective unlocking element in the respective spline section with the axial direction being parallel to the axis of rotation of the first cylindrical member. Thus, when the release tab is pushed in an axial direction, the spreading surfaces of the release tab and a respective release member contacting the release tab cooperate such that the clamping member is moved in a circumferential direction relative to the release member and thus is pushed out of its clamping position. In particular, the clamping element can be held in such a circumferential position by the interaction of the spreading surfaces that it cannot reach its clamping position regardless of the actuation of the hand wheel and regardless of a position of the unlocking element in the recess, the slot or the bore of the first cylindrical element. The brake of the deflection control mechanism can therefore be deactivated by axially displacing the release tabs. Conversely, by shifting the release tabs in an opposite axial direction, the brake can be reactivated and act in an automatic self-locking manner as described above. When the brake is deactivated, the steerable portion of the endoscope shaft is able to flex freely and therefore conform to a shape of a lumen or access pathway into which the shaft has been inserted. Deactivation of the brake thus facilitates retraction of the endoscope shaft from the cavity or access route. Because of the configuration of the brake mechanism described, the force required to articulate the steerable portion can be the same whether the brake is engaged or disengaged, thereby facilitating operation of the endoscope.
Weiter vorteilhaft ragt das mindestens eine Entriegelungselement in der axialen Richtung in den Spalt, und die Entriegelungslaschen und das zweite zylindrische Element sind bezüglich des Entriegelungselements in der axialen Richtung verschiebbar. Das mindestens eine Entriegelungselement kann starr mit einer Basisplatte des Handrads verbunden sein, die axial feststehend ist. Die Entriegelungslaschen sind vorzugsweise zwischen dem ersten und dem zweiten zylindrischen Element eingeschlossen, wobei das erste und das zweite zylindrische Element gemeinsam in der axialen Richtung verschiebbar, wobei zur Rücksetzung eine axiale Feder vorgesehen ist. Am bevorzugtesten sind die Klemmelemente ebenfalls zwischen dem ersten und dem zweiten zylindrischen Element eingeschlossen und sind durch Verschieben des ersten und des zweiten zylindrischen Elements wie beschrieben axial verschiebbar. Durch axiales Verschieben des zweiten zylindrischen Elements oder des ersten und des zweiten zylindrischen Elements kann somit die Bremse aktiviert oder deaktiviert werden. Insbesondere kann das zweite zylindrische Element so angeordnet sein, dass es bezüglich der Stützstruktur drehfest angebracht ist, jedoch so geführt ist, dass es in der axialen Richtung beweglich ist, und das erste zylindrische Element ist an das Antriebsrad drehgekoppelt, jedoch so geführt, dass es in der axialen Richtung verschiebbar ist. Falls das erste zylindrische Element im Wesentlichen scheibenförmig ist und das zweite zylindrische Element im Wesentlichen trommelförmig ist, wobei der Spalt zwischen einer äußeren Umfangsfläche des ersten zylindrischen Elements und einer Innenfläche des zweiten zylindrischen Elements gebildet ist, können die Entriegelungslaschen in einer radialen Position zur Innenseite der Innenfläche des trommelförmigen zweiten zylindrischen Elements angeordnet sein. Durch eine einfache und robuste Auslegung können so die Aktivierung und die Deaktivierung der Bremse ermöglicht werden. Für das manuelle Aktivieren und Deaktivieren der Bremse kann ein Bremsenaktivierungselement oder ein „Bremsschalter“ wie ein Knopf oder ein Hebel an dem Handstück vorgesehen sein, um axiales Verschieben der Entriegelungslaschen bezüglich der Entriegelungselemente wie beschrieben zu bewirken.Further advantageously, the at least one unlocking element protrudes into the gap in the axial direction, and the unlocking tabs and the second cylindrical element are displaceable in the axial direction with respect to the unlocking element. The at least one unlocking element can be rigidly connected to a base plate of the handwheel, which is axially fixed. The release tabs are preferably trapped between the first and second cylindrical members, the first and second cylindrical members being slidable together in the axial direction, with an axial spring being provided for reset. Most preferably, the clamping members are also trapped between the first and second cylindrical members and are axially slidable by sliding the first and second cylindrical members as described. The brake can thus be activated or deactivated by axially displacing the second cylindrical element or the first and the second cylindrical element. In particular, the second cylindrical member may be arranged to be non-rotatable with respect to the support structure but guided to be movable in the axial direction, and the first cylindrical member is rotationally coupled to the drive wheel but guided to be is slidable in the axial direction. If the first cylindrical member is substantially disk-shaped and the second cylindrical member is substantially drum-shaped, with the gap formed between an outer peripheral surface of the first cylindrical member and an inner surface of the second cylindrical member, the unlocking tabs may be in a radial position toward the inside of the Be arranged inner surface of the drum-shaped second cylindrical member. The activation and deactivation of the brake can be made possible by a simple and robust design. For manual activation and deactivation of the brake, a brake activation element or "brake switch" such as a button or lever may be provided on the handpiece to cause axial displacement of the release tabs with respect to the release elements as described.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst der Ablenksteuerungsmechanismus ein weiteres Antriebsrad, das in oder an der Stützstruktur drehgestützt ist und zu dem oben genannten Antriebsrad vorzugsweise koaxial verläuft, sowie ein weiteres Handrad, das koaxial zu dem oben genannten Handrad angeordnet sein kann. Gemäß dieser Ausführungsform umfasst der Ablenksteuerungsmechanismus außerdem ein weiteres an das weitere Antriebsrad drehgekoppeltes erstes zylindrisches Element und ein weiteres an die Stützstruktur drehgekoppeltes zweites zylindrisches Element, wobei das weitere erste und zweite zylindrische Element so angeordnet sind, dass sie einen weiteren im Wesentlichen ringförmigen Spalt bilden, wobei der weitere im Wesentlichen ringförmige Spalt mindestens ein weiteres Paar gegenüberliegender Keilabschnitte umfasst. Außerdem ist mindestens ein weiteres Paar Klemmelemente vorgesehen, die in dem weiteren Spalt angeordnet sind, wobei jedes des weiteren Paars Klemmelemente zum Klemmen in einem jeweiligen der weiteren Keilabschnitte vorgespannt sind, und mindestens ein weiteres Entriegelungselement ist vorgesehen, das zur Freigabe eines jeweiligen des weiteren Paars Klemmelemente an das weitere Handrad gekoppelt ist. Das weitere Antriebsrad, das weitere Handrad, das weitere erste und zweite zylindrische Element, die weiteren Klemmelemente und das weitere Entriegelungselement können wie die entsprechenden, oben beschriebenen Elemente ausgestaltet sein. Insbesondere kann gelten, dass der Ablenksteuerungsmechanismus nach der vorliegenden Ausführungsform zusätzlich zu den Elementen des Ablenksteuerungsmechanismus nach einer der zuvor beschriebenen Ausführungsformen weitere Elemente umfasst, die einen weiteren Ablenksteuerungsmechanismus darstellen und eine gemeinsame Stützstruktur haben, wobei der weitere Ablenksteuerungsmechanismus ebenfalls mit einem Bremsmechanismus versehen ist. Der Ablenksteuerungsmechanismus kann zur Steuerung der Ablenkung des lenkbaren Abschnitts eines Endoskopschafts ausgestaltet sein, der mindestens zwei lang erstreckte Steuerelemente zur Steuerung der Ablenkung des lenkbaren Abschnitts in zwei unterschiedlichen Ebenen umfasst, wobei mindestens ein erstes lang erstrecktes Steuerelement durch Drehen des Handrads wie oben beschrieben betätigt wird, um die Ablenkung in einer ersten Ebene zu steuern, und mindestens ein zweites lang erstrecktes Steuerelement, das durch Drehen des weiteren Handrads betätigt wird, um die Ablenkung in einer zweiten Ebene zu steuern. Der lenkbare Abschnitt kann durch den Bremsmechanismus, der dem Handrad und/oder dem weiteren Handrad zugeordnet ist, in einem gegebenen Ablenkungswinkel in der ersten und/oder zweiten Ebene gehalten werden. Die erste und die zweite Ebene können einen Winkel von 90° zueinander einnehmen. Somit kann der lenkbare Abschnitt abgelenkt und in einer beliebigen Richtung gehalten werden.According to a preferred embodiment of the invention, the deflection control mechanism comprises a further drive wheel which is rotatably supported in or on the support structure and is preferably coaxial with the aforesaid drive wheel, and a further handwheel which may be arranged coaxially with the aforesaid handwheel. According to this embodiment, the deflection control mechanism also includes a wei a further first cylindrical member rotatably coupled to the further drive wheel and a further second cylindrical member rotationally coupled to the support structure, the further first and second cylindrical members being arranged to form a further substantially annular gap, the further substantially annular gap being at least another pair of opposing wedge sections. There is also provided at least one further pair of clamping members disposed in the further gap, each of the further pair of clamping members being biased to clamp in a respective one of the further wedge portions, and at least one further unlocking member operable to release a respective one of the further pair Clamping elements is coupled to the other handwheel. The further drive wheel, the further handwheel, the further first and second cylindrical element, the further clamping elements and the further unlocking element can be designed like the corresponding elements described above. In particular, it can be said that the deflection control mechanism according to the present embodiment comprises, in addition to the elements of the deflection control mechanism according to any of the previously described embodiments, further elements constituting a further deflection control mechanism and having a common support structure, the further deflection control mechanism also being provided with a braking mechanism. The deflection control mechanism may be configured to control the deflection of the steerable portion of an endoscope shaft comprising at least two elongate control elements for controlling the deflection of the steerable portion in two different planes, with at least a first elongate control element being actuated by turning the handwheel as described above to control deflection in a first plane, and at least a second elongate control element actuated by turning the further handwheel to control deflection in a second plane. The steerable section can be held at a given deflection angle in the first and/or second plane by the braking mechanism associated with the handwheel and/or the further handwheel. The first and second planes can be at an angle of 90° to one another. Thus, the steerable portion can be deflected and held in any direction.
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Ablenksteuerungsmechanismus für ein lenkbares flexibles Endoskop bereitgestellt, wobei das Endoskop einen lang erstreckten flexiblen Schaft hat, der einen lenkbaren Abschnitt umfasst, der durch Längsbewegung mindestens eines lang erstreckten Steuerelements ablenkbar ist, wobei der Ablenksteuerungsmechanismus eine Stützstruktur, ein in oder an der Stützstruktur drehgestütztes Antriebsrad und ein Handrad umfasst und wobei der Ablenksteuerungsmechanismus mit dem mindestens einen lang erstreckten Steuerelement verbindbar ist, um eine Bewegung des mindestens einen lang erstreckten Steuerelements durch Drehung des Antriebsrads zu bewirken. Die Rotationsachse des Handrads kann quer zu einer Längsrichtung des mindestens einen lang erstreckten Steuerelements verlaufen und ist vorzugsweise koaxial zu einer Rotationsachse des Antriebsrads. Nach diesem Aspekt der Erfindung ist das Antriebsrad durch einen selbstverriegelnden Zweiwege-Bremsmechanismus an das Handrad drehgekoppelt, so dass das Antriebsrad verriegelt wird, wenn durch das mindestens eine Steuerelement ein Drehmoment auf das Antriebsrad ausgeübt wird, und das Antriebsrad entriegelt wird, wenn durch Drehen des Handrads ein Drehmoment auf das Handrad ausgeübt wird. Insbesondere kann der Bremsmechanismus wie oben beschrieben ausgestaltet sein. Somit kann ein Ablenksteuerungsmechanismus bereitgestellt werden, der eine besonders leichte und intuitive Betätigung eines mit dem Ablenksteuerungsmechanismus ausgestatteten flexiblen Endoskops gestattet.According to a further aspect of the invention, a deflection control mechanism is provided for a steerable flexible endoscope, the endoscope having an elongate flexible shaft comprising a steerable portion which is deflectable by longitudinal movement of at least one elongate control element, the deflection control mechanism comprising a support structure, a a drive wheel rotatably supported in or on the support structure and a hand wheel and wherein the deflection control mechanism is connectable to the at least one elongate control element to effect movement of the at least one elongate control element by rotation of the drive wheel. The axis of rotation of the hand wheel may be transverse to a longitudinal direction of the at least one elongate control element and is preferably coaxial to an axis of rotation of the drive wheel. According to this aspect of the invention, the drive wheel is rotatably coupled to the hand wheel by a two-way self-locking brake mechanism such that the drive wheel is locked when torque is applied to the drive wheel by the at least one control element and the drive wheel is unlocked when rotation of the Handwheel torque is applied to the handwheel. In particular, the braking mechanism can be designed as described above. A deflection control mechanism can thus be provided which allows a particularly easy and intuitive actuation of a flexible endoscope equipped with the deflection control mechanism.
Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein lenkbares flexibles Endoskop bereitgestellt, das einen lang erstreckten flexiblen Schaft hat, der einen lenkbaren Abschnitt umfasst, der durch Längsbewegung mindestens eines lang erstreckten Steuerelements ablenkbar oder biegbar ist, wobei das flexible Endoskop ferner einen Ablenksteuerungsmechanismus umfasst, der wie oben beschrieben ausgestaltet ist. Insbesondere kann das Endoskop ein mit einem proximalen Ende des flexiblen Schafts verbundenes Handstück umfassen, wobei das Handstück den Ablenksteuerungsmechanismus aufnimmt, wobei das proximale Ende des mindestens einen lang erstreckten Steuerelements in einem Befestigungselement des Ablenksteuerungsmechanismus befestigt ist. Am bevorzugtesten ist der lenkbare Abschnitt durch Bewegung mindestens zweier lang erstreckter Steuerelemente in zwei senkrechten Ebenen ablenkbar, und der Ablenksteuerungsmechanismus ist zur Betätigung der mindestens zwei lang erstreckten Steuerelemente zur Steuerung der Ablenkung in den beiden senkrechten Ebenen wie oben beschrieben ausgestaltet.According to a further aspect of the present invention there is provided a steerable flexible endoscope having an elongate flexible shaft comprising a steerable portion which is deflectable or bendable by longitudinal movement of at least one elongate control element, the flexible endoscope further comprising a deflection control mechanism, which is designed as described above. In particular, the endoscope may include a handpiece connected to a proximal end of the flexible shaft, the handpiece receiving the deflection control mechanism, the proximal end of the at least one elongate control element being secured in a fastener of the deflection control mechanism. Most preferably, the steerable portion is deflectable by movement of at least two elongate control members in two perpendicular planes, and the deflection control mechanism is configured to operate the at least two elongate control members to control deflection in the two perpendicular planes as described above.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich ferner auf ein Verfahren zur Steuerung eines flexiblen Endoskops, wobei das flexible Endoskop einen lang erstreckten flexiblen Schaft hat, der einen lenkbaren Abschnitt umfasst, der durch Bewegung mindestens eines lang erstreckten Steuerelements, beispielsweise durch Längsbewegung mindestens eines Paars Steuerungsdrähte, ablenkbar ist und wobei das flexible Endoskop einen Ablenksteuerungsmechanismus zur Steuerung der Bewegung des mindestens einen lang erstreckten Steuerelements umfasst, wobei der Ablenksteuerungsmechanismus wie oben beschrieben ausgestaltet ist. Gemäß dem Verfahren wird der lenkbare Abschnitt durch Drehen des Handrads abgelenkt, wobei der lenkbare Abschnitt automatisch in dem Ablenkungswinkel gehalten wird, der durch Klemmen des mindestens einen Paars Klemmelemente in einem jeweiligen Keilabschnitt des im Wesentlichen ringförmigen Spalts erzielt wird. Ferner gemäß dem Verfahren kann der lenkbare Abschnitt entriegelt und weiter abgelenkt oder geradegerichtet werden, indem das Handrad wieder in eine entsprechende Richtung gedreht wird. Das Verfahren sorgt für eine besonders sichere und praktische Betätigung des flexiblen Endoskops.The present invention further relates to a method of controlling a flexible endoscope, the flexible endoscope having an elongate flexible shaft comprising a steerable portion operable by movement of at least one elongate control element, for example by longitudinal movement of at least one pair of control wires, is deflectable and wherein the flexible endoscope comprises a deflection control mechanism for controlling the movement of the at least one elongate control element, the deflection control mechanism being configured as described above. According to the method, the steerable portion is deflected by turning the hand wheel, the steerable portion being automatically maintained at the deflection angle achieved by clamping the at least one pair of clamping members in a respective wedge portion of the substantially annular gap. Further according to the method, the steerable portion can be unlocked and further deflected or straightened by turning the handwheel again in a corresponding direction. The procedure ensures a particularly safe and practical operation of the flexible endoscope.
Der Ablenksteuerungsmechanismus kann weitere Merkmale wie einen Anschlagmechanismus umfassen, wie er aus der gemeinsam anhängigen Patentanmeldung „Deflection control mechanism for a steerable flexible endoscope, steerable flexible endoscope, endoscope assembly set and method for assembling a flexible endoscope“ (internes Aktenzeichen P01723) bekannt ist, und/oder eine modulare Plattenstruktur wie sie aus der gemeinsam anhängigen Patentanmeldung „...‟ (internes Aktenzeichen ...) bekannt ist, die beide von demselben Anmelder am selben Tag wie die vorliegende Anmeldung eingereicht worden sind und hiermit unter Bezugnahme in die vorliegende Anmeldung eingegliedert sind.The deflection control mechanism may include other features such as a stop mechanism as is known from co-pending patent application "Deflection control mechanism for a steerable flexible endoscope, steerable flexible endoscope, endoscope assembly set and method for assembling a flexible endoscope" (internal file number P01723), and/or a modular panel structure as known from co-pending patent application "..." (internal file number ...), both filed by the same applicant on the same date as the present application and hereby incorporated by reference registration are included.
Die oben erwähnten und unten beschriebenen Merkmale der Erfindung gelten nicht nur in den erwähnten Kombinationen, sondern auch in anderen Kombinationen oder alleine, ohne dass der Schutzbereich der vorliegenden Erfindung verlassen wird.The features of the invention mentioned above and described below apply not only in the combinations mentioned, but also in other combinations or alone, without departing from the scope of protection of the present invention.
Weitere Aspekte der vorliegenden Erfindung gehen aus den Figuren und aus der Beschreibung einer bestimmten Ausführungsform, die folgt, hervor.
-
1 zeigt ein lenkbares flexibles Endoskop in einer Gesamtansicht; -
2 zeigt einen Ablenksteuerungsmechanismus nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; -
3 zeigt einen proximalen Teil des Ablenksteuerungsmechanismus von2 , in einer vergrößerten, vertikalen Längsschnittansicht; -
4 zeigt eine Querschnittsansicht des Bremsmechanismus in Bezug auf das erste Handrad des Ablenksteuerungsmechanismus von2 ; -
5 zeigt Elemente des Bremsmechanismus des ersten Handrads des Ausführungsbeispiels in einer Perspektivansicht teilweise in Durchsicht; -
6a und6b zeigen den beispielhaften Bremsmechanismus des ersten Handrads in einer anderen Schnittansicht in einem deaktivierten Zustand (6a ) und in einem aktivierten Zustand (6b ); -
7a und7b zeigen den beispielhaften Bremsmechanismus des ersten Handrads in einer weiteren Schnittansicht in dem deaktivierten Zustand (7a ) und in dem aktivierten Zustand (7b ); -
8a und8b zeigen den beispielhaften Bremsmechanismus des ersten Handrads in einer Perspektivansicht teilweise in Durchsicht in dem deaktivierten Zustand (8a ) und in dem aktivierten Zustand (8b ).
-
1 shows a steerable flexible endoscope in an overall view; -
2 Fig. 12 shows a deflection control mechanism according to an embodiment of the present invention; -
3 12 shows a proximal portion of the deflection control mechanism of FIG2 , in an enlarged vertical longitudinal sectional view; -
4 FIG. 12 shows a cross-sectional view of the braking mechanism in relation to the first handwheel of the deflection control mechanism of FIG2 ; -
5 12 shows elements of the braking mechanism of the first hand wheel of the embodiment in a perspective view, partly in phantom; -
6a and6b show the example brake mechanism of the first hand wheel in another sectional view in a deactivated state (6a ) and in an activated state (6b ); -
7a and7b show the exemplary brake mechanism of the first hand wheel in a further sectional view in the deactivated state (7a ) and in the activated state (7b ); -
8a and8b 12 shows the exemplary braking mechanism of the first handwheel in a partially phantom perspective view in the deactivated state (8a ) and in the activated state (8b ).
Wie schematisch in
An seinem distalen Ende umfasst der flexible Schaft 30 einen lenkbaren Abschnitt 31. Der lenkbare Abschnitt 31 kann einen distalen Endabschnitt des Schafts 30 bilden oder, wie in
Zur Steuerung der Ablenkung des lenkbaren Abschnitts 31 sind zwei gegenwirkende Steuerungsdrähte (in
Außerdem zeigt
Die Kette 58 kann somit als ein flexibler Abschnitt eines Zugelements gelten, der das Antriebsrad (Ritzel 59) in Eingriff nimmt. Durch Drehung des Ritzels 59 werden beide Enden der Kette 58 und durch Elemente 52 und 56 und entsprechende Elemente 52' bzw. 56' gebildete verbundene Koppelabschnitte in entgegengesetzte Richtungen bewegt, wodurch eine entsprechende entgegengesetzte Bewegung der Steuerungsdrähte 37, 37' bewirkt wird. Auf diese Weise kann die Ablenkung des lenkbaren Abschnitts 31 des Endoskops 10 in einer ersten Ebene gesteuert werden (siehe
In dem vorliegenden Beispiel umfasst der Ablenksteuerungsmechanismus 29 zwei Lagen 50, 60 - eine obere Lage 50, die zum Steuern der Ablenkung des lenkbaren Abschnitts 31 in der ersten Ebene durch hin- und hergehende Längsbewegung des oberen Paars Steuerungsdrähte 37, 37' ausgestaltet ist, und eine untere Lage 60, die zum Steuern der Ablenkung des lenkbaren Abschnitts 31 in einer zweiten, senkrecht zu der ersten Ebene verlaufenden Ebene durch hin- und hergehende Längsbewegung des unteren Steuerungsdrähte (von denen nur Steuerungsdraht 38 in den Figuren sichtbar ist) ausgestaltet ist. Die untere Lage 60 ist auf entsprechende Weise, wie oben beschrieben, ausgestaltet (nur Befestigungsblock 62, Anschlagblock 66 und Kette 68 sind in
Wie weiter in
Der Ablenksteuerungsmechanismus umfasst einen Bremsmechanismus, der in dem unteren Teil von
Der Bremsmechanismus bezüglich des ersten Handrads 22, d. h. der unteren Lage 60 und des unteren Paars Steuerungsdrähte 38, umfasst einen Bremshebel 42, der fest an einem Bremshebelschaft 101 montiert ist, der schwenkbar an einem unteren Abschnitt des Käfigkörpers 44a gehalten ist. Eine ungefähr kreisförmige Nockenscheibe 102 ist starr an den Bremshebelschaft 101 gekoppelt und somit an den Bremshebel 42 drehgekoppelt. Der Nockenscheibe 102 benachbart und zu dieser parallel ist eine Bremstrommel 103 drehfest, jedoch axial beweglich an dem unteren Abschnitt des Käfigkörpers 44a gehalten. Weiter in der nach unten gehenden axialen Richtung und in Anlage an der Bremstrommel 103 ist eine Keilscheibe 104 angeordnet, die an die Anlenkungswelle 47 des Ritzels 49 der unteren Lage 60 drehgekoppelt ist, wobei die Keilscheibe 104 somit an das Ritzel 49 drehgekoppelt ist. Andererseits ist die Keilscheibe 104 bezüglich der Anlenkungswelle 47 axial beweglich. Zwischen einer äußeren Umfangsfläche 105 der Keilscheibe 104 und einer Innenfläche 106 der Bremstrommel 103 ist ein Spalt 107 ausgebildet, wobei der Spalt 107 im Wesentlichen ringförmig und bezüglich der Rotationsachse 100 der Keilscheibe 104 ungefähr symmetrisch ist. Die äußere Umfangsfläche 105 der Keilscheibe 104 und die Innenfläche 106 der Bremstrommel 103 sind beide im Wesentlichen zylindrisch, so dass die Keilscheibe 104 und die Bremstrommel 103 in dem gezeigten Ausführungsbeispiel das oben genannte erste und zweite zylindrische Element bilden.The braking mechanism relating to the
Der Bremsmechanismus umfasst ferner eine Handradbasisplatte 110, auf der das erste Handrad 22 fest montiert ist. Die Handradbasisplatte 110 ist drehbar an der Anlenkungswelle 47 montiert und ist auch bezüglich der Stützstruktur drehbar und hat eine Rotationsachse 100. Die Handradbasisplatte 110 ist gegen axiales Verschieben in der nach unten gehenden Richtung durch Gegenlager 111 gesichert. The brake mechanism also includes a
In jeweiligen Bohrungen der Handradbasisplatte 110 sind zwei Koppelstifte 112, 112' befestigt und erstrecken sich in einer nach oben gehenden Richtung in den Spalt 107. Die Keilscheibe 104 ist in der nach unten gehenden axialen Richtung über eine mehrwellige Druckfeder 113 auf der Handradbasisplatte 110 gestützt.Two coupling pins 112, 112' are fastened in respective bores of the hand
Wie aus
Die Wirkung des Bremsmechanismus gemäß der Darstellung in
- Wenn eine äußere Kraft auf
den lenkbaren Abschnitt 31 des Endoskopschafts 30 wirkt, wird eine Kraft auf mindestens eines der Paare Steuerungsdrähte 37, 37', 38, ausgeübt, die wirken, um ein Drehmoment auf ein entsprechendes der 59, 69 auszuüben (sieheRitzel 1 -3 ). Im Folgenden wird die Wirkung des Bremsmechanismus in Bezug auf das erste Handrad 22 erläutert, wobei davon ausgegangen wird, dass die äußere Kraft in einer Ebene wirkt, die einer durchdas erste Handrad 22 und die Elemente der unterenLage 60 gesteuerten Ablenkung entspricht. Es versteht sich jedoch, dassdas zweite Handrad 23, das sich auf dieobere Lage 50 bezieht, mit einem Bremsmechanismus ausgerüstet sein kann, der analog zu dem Bremsmechanismus, der sich auf das erste Handrad 22 bezieht, ausgestaltet ist und analog dazu wirkt.
- When an external force is applied to the
steerable portion 31 of theendoscope shaft 30, a force is applied to at least one of the pair of 37, 37', 38, which act to apply torque to a corresponding one of thecontrol wires pinions 59, 69 (see Fig1 -3 ). The following explains the action of the braking mechanism with respect to thefirst handwheel 22, assuming that the external force acts in a plane corresponding to a deflection controlled by thefirst handwheel 22 and thelower tier elements 60. However, it is understood that thesecond hand wheel 23 relating to theupper layer 50 can be equipped with a braking mechanism which is designed and acts analogously to the braking mechanism relating to thefirst hand wheel 22 .
Falls aufgrund des Wirkens der äußeren Kraft auf den lenkbaren Abschnitt 31 ein Drehmoment auf das Ritzel 69 ausgeübt wird, wird dieses Drehmoment durch die Anlenkungswelle 47 auf die Keilscheibe 104 übertragen, um die Keilscheibe 104 zu drehen (siehe
Wenn sich die Keilscheibe 104 in
Eine weitere Drehung der Keilscheibe 104 im Uhrzeigersinn wird daher ebenfalls blockiert. Der beschriebene Mechanismus kann daher als ein selbstverriegelnder Zweiwege-Bremsmechanismus gelten.Further clockwise rotation of
Wenn andererseits das Handrad 22 gedreht wird, dreht sich auch die Handradbasisplatte 110 entsprechend und bewegt die Koppelstifte 112, 112' in Umfangsrichtung. Wenn zunächst davon ausgegangen wird, dass das Handrad 22 in der Darstellung von
Wie in
Somit sorgt der Bremsmechanismus für ein automatisches Halten des lenkbaren Abschnitts 31 des Endoskopschafts 30 in einem gegebenen abgelenkten Zustand, und der Benutzer muss die Handräder 22 nicht mehr halten. Der Benutzer hat daher die Möglichkeit, andere Steuerelemente oder Instrumente zum Beobachten oder Durchführen von Manipulationen zu betätigen. Wenn der Benutzer die Betätigung des flexiblen Endoskops 10 durch Drehen eines der Handräder 22, 23 wieder aufnimmt, wird die jeweilige Bremse automatisch freigegeben, und die Ablenkung des lenkbaren Abschnitts 31 kann wie üblich durchgeführt werden.Thus, the braking mechanism automatically holds the
Bei manchen Anwendungen oder in manchen Situationen kann es jedoch nötig sein, den Bremsmechanismus abzuschalten oder zu deaktivieren. Wenn der Endoskopschaft 30 beispielsweise aus einem Hohlraum, in den er eingeführt worden war, zurückgezogen werden soll, kann es daher vorteilhaft sein, wenn sich der lenkbare Abschnitt 31 durch Kontakt mit einer Wand des Hohlraums ausrichten oder biegen kann oder sich an die Form eines gekrümmten Zugangswegs zu dem Hohlraum anpassen kann. Daher hat der Bremsmechanismus gemäß der beschriebenen Ausführungsform einen aktivierten Zustand und einen deaktivierten Zustand. Im aktivierten Zustand funktioniert der Bremsmechanismus wie oben beschrieben, während im deaktivierten Zustand keine Selbstverriegelung erfolgt, so dass sich der lenkbare Abschnitt 31 unter äußeren Kräften, die auf den lenkbaren Abschnitt 31 einwirken, deformieren kann, es sei denn, der Benutzer hält die Handräder 22, 23.However, in some applications or in some situations it may be necessary to turn off or disable the braking mechanism. Thus, for example, when the
Die Aktivierung und Deaktivierung des Bremsmechanismus, der sich auf das erste Handrad 22 bezieht, lassen sich durch den Bremshebel 42 (siehe
Wie aus
Der Bremshebel 42 dient dazu, die Bremse zu aktivieren und zu deaktivieren, wie weiter in
In der obigen Beschreibung beziehen sich die Begriffe „obere/r/s“ und „untere/r/s“ auf die Ausrichtung des Handstücks 20 und des Ablenksteuerungsmechanismus 29, wie sie in
Aus Übersichtlichkeitsgründen werden nicht alle Bezugszahlen in allen Figuren angezeigt. Wenn eine Bezugszahl nicht ausdrücklich in der Beschreibung einer Figur erwähnt wird, hat sie dieselbe Bedeutung wie in den anderen Figuren.For the sake of clarity, not all reference numbers are shown in all figures. If a reference number is not expressly mentioned in the description of a figure, it has the same meaning as in the other figures.
BezugszeichenlisteReference List
- 1010
- Flexibles EndoskopFlexible endoscope
- 2020
- Handstückhandpiece
- 2121
- Gehäusecasing
- 2222
- Handradhandwheel
- 2323
- Handradhandwheel
- 2424
- Knopfbutton
- 2525
- Tastebutton
- 2626
- VerbinderInterconnects
- 2727
- Lichtkabellight cable
- 2828
- Instrumentenportinstrument port
- 2929
- Ablenksteuerungsmechanismusdeflection control mechanism
- 3030
- Schaftshaft
- 3131
- Lenkbarer AbschnittSteerable section
- 3232
- Endkappeend cap
- 3333
- Schwenkelementswivel element
- 35, 35'35, 35'
- Hüllecovering
- 36, 36'36, 36'
- Hüllecovering
- 37, 37'37, 37'
- Steuerungsdrahtcontrol wire
- 38, 38'38, 38'
- Steuerungsdrahtcontrol wire
- 4040
- Körperbody
- 4141
- Dichtungsringsealing ring
- 4242
- Hebellever
- 4343
- Achseaxis
- 4444
- KäfigCage
- 44a44a
- Käfigkörpercage body
- 44b44b
- Schraubescrew
- 4545
- Halbschalengehäusehalf-shell housing
- 4646
- Wellewave
- 4747
- Wellewave
- 4848
- Kugellagerball-bearing
- 4949
- Kugellagerball-bearing
- 5050
- Obere LageUpper layer
- 51, 51'51, 51'
- DrahtspulenhalterungWire Spool Bracket
- 52, 52'52, 52'
- Blockblock
- 56, 56'56, 56'
- Blockblock
- 5858
- KetteChain
- 5959
- Ritzelpinion
- 6060
- Untere Lagelower tier
- 61, 61'61, 61'
- DrahtspulenhalterungWire Spool Bracket
- 62, 62'62, 62'
- Blockblock
- 6666
- Blockblock
- 6868
- KetteChain
- 6969
- Ritzelpinion
- 7070
- Platteplate
- 7171
- Platteplate
- 7272
- Platteplate
- 7373
- Bolzenbolt
- 7474
- Schraubescrew
- 7575
- Blechsheet
- 7676
- Platteplate
- 7777
- Platteplate
- 100100
- Achseaxis
- 101101
- Bremshebelschaftbrake lever shaft
- 102102
- Nockenscheibecam disk
- 103103
- Bremstrommelbrake drum
- 104104
- Keilscheibewedge washer
- 105105
- Flächesurface
- 106106
- Flächesurface
- 107107
- Spaltgap
- 108108
- Platteplate
- 110110
- Handradbasisplattehand wheel base plate
- 111111
- Gegenlagercounter bearing
- 112, 112'112, 112'
- Koppelstiftcoupling pin
- 113113
- Druckfedercompression spring
- 114114
- Ausschnittcutout
- 115, 115'115, 115'
- Keilabschnittwedge section
- 116, 116'116, 116'
- Keilabschnittwedge section
- 117, 117'117, 117'
- Verriegelungsrollelocking roller
- 118, 118'118, 118'
- Verriegelungsrollelocking roller
- 119, 119'119, 119'
- Entriegelungslascherelease tab
- 120, 120'120, 120'
- Entriegelungslascherelease tab
- 125125
- BundFederation
- 126, 126'126, 126'
- Aussparungrecess
- 129129
- Spreizflächespreading surface
- 130130
- Spreizflächespreading surface
- 131131
- Spreizflächespreading surface
- 132132
- Spreizflächespreading surface
- 135135
- Nockenelementcam element
- 136136
- Kerbescore
- 137137
- Anschlagattack
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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited
- US 2007/0255104 A1 [0006]US 2007/0255104 A1 [0006]
- EP 3184026 A1 [0007]EP 3184026 A1 [0007]
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Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102020118043.8A DE102020118043A1 (en) | 2020-07-08 | 2020-07-08 | Deflection control mechanism for a steerable flexible endoscope, steerable flexible endoscope and method of controlling a flexible endoscope |
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Family Applications (1)
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Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102020118043A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2023285520A1 (en) | 2021-07-14 | 2023-01-19 | Karl Storz Se & Co. Kg | Deflection control mechanism for a steerable flexible endoscope, steerable flexible endoscope, and method for controlling a flexible endoscope |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20070255104A1 (en) | 2006-04-26 | 2007-11-01 | Pentax Corporation | Bent state holding mechanism of an endoscope |
EP3184026A1 (en) | 2015-06-02 | 2017-06-28 | Youcare Technology Co., Ltd. (WUHAN) | Self-locking type angle adjusting mechanism for endoscope |
-
2020
- 2020-07-08 DE DE102020118043.8A patent/DE102020118043A1/en active Pending
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