CN113226149A - 定向控制器和一次性内窥镜 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种插管***，该插管***包括***单元和定向控制器，***单元待被连接到医疗器械的弯曲节段，包括长形的内部轴结构和长形的外部轴结构，该长形的内部轴结构能够围绕其长度轴线传输扭矩，该长形的外部轴结构包围长形的内部轴结构并且具有连续的外表面，定向控制器附接到长形的内部轴，使得当定向控制器旋转时，弯曲节段围绕其自身转动。

Description

定向控制器和一次性内窥镜
发明领域
本发明总体上涉及医疗器械领域，更具体地，涉及定向控制器，该定向控制器待被连接到内窥镜装置的具有可旋转的弯曲节段的***单元，并且还涉及一次性内窥镜。
发明背景
内窥镜和成像导管广泛用于许多医疗过程中，用于观察身体器官、腔、通路等的区域。总体上，这种成像装置包括长形的鞘套或类似结构，其中光纤被布置成既用于将照明光传输到鞘套的远端以照亮视场，也用于将光学图像传送回到观察孔口或相机。一个或更多个透镜可以被定位在成像装置的远端上，以聚焦由器械接收到的光学图像或由器械投射的照明。
作为疾病早期检测的辅助手段，已经充分认识到，对内部结构(如消化道和气道，例如食道、肺、结肠、子宫和其他器官)进行定期内窥镜检查对公众健康有重大益处。用于这种过程的常规成像内窥镜包括具有光纤光导的柔性管，该光纤光导将来自外部光源的照明光引导至远侧尖端，在该远侧尖端处照明光离开内窥镜并且照亮待检查的组织。通常，结合附加的光学部件来调节离开光纤束和远侧尖端的光的传播。与位于窥镜近端处的相机或与位于远侧尖端处的成像相机芯片通信的物镜和光纤成像光导产生显示给操作者(通常是医师)的图像。此外，大多数内窥镜包括一个或更多个工作通道，医疗装置(例如活检钳、勒除器、电灼探头和其他工具)可以穿过这些工作通道。
在许多应用中，希望成像装置的远端部分是“可转向的”、可弯曲的、或从装置的近端可操纵的，以便于将装置引导穿过曲折或分叉的解剖通路。另外，在装置的远端或远端附近使装置弯曲的能力可以使操作者通过弯曲或以其他方式操纵装置的远端来可视地扫描扩大的观察区域。操纵尖端的能力使得更容易正确地引导装置的尖端穿过器官附近通常高度分支和盘旋的通路。
为了控制成像装置的远侧尖端的偏转，已经引入了许多设计，这些设计或者包含两个相对的控制丝线来控制在一个平面中的弯曲，或者包括四个均匀间隔的丝线来控制在两个垂直平面中的弯曲。这些控制丝线沿着装置的长度延伸，并且终止于可转向的区的远端，或者终止于远侧尖端。每根控制丝线的近端功能性地连接到单独的滚筒或线轴，这些滚筒或线轴手动地或者通过专用的电动马达或液压马达来旋转，以用于相对于装置线性地推进和缩回控制丝线。在操作中，当通过滚筒或线轴的旋转向近侧拉动控制丝线之一时，装置的远侧尖端在可转向的区处朝向缩回的丝线弯曲。
经过人体内的通道可能是非常具有挑战性的。人体解剖结构的一些部分可能难以看到，并且并不总是能以相对于窥镜或手术器械的位置方便的位置定向。有时，解剖结构和器械的自由度可能会妨碍或阻止成功经过。在常规的结肠镜检查过程中，结肠镜推进穿过曲折的乙状结肠，直到结肠镜到达下行结肠。操纵结肠镜以减少在乙状结肠中的冗余。当乙状结肠被拉直时，结肠镜通常进一步推进穿过结肠。然而，这种类型的过程通常难以执行，和/或由于随着结肠镜的前进，尤其是在结肠镜绕着曲折的乙状结肠的弯曲部前进期间，在结肠镜与结肠壁之间碰撞时发生的结肠拉伸而使患者感到疼痛。以对患者的疼痛、副作用、风险或镇静最小的方式使内窥镜经过复杂且曲折的路径对于检查的成功是至关重要的。为此，现代内窥镜包括用于使窥镜的远侧尖端偏转的设备，以遵循要检查的结构的路径，而且使得在周围组织上的偏转或摩擦力最小。类似于木偶丝线的控制线缆被装载在内窥镜主体内，以便将远端的柔性部分连接到近端内窥镜手柄处的一组控制旋钮。通过操纵控制旋钮，操作者通常能够在***期间使内窥镜转向并将其引导到感兴趣的区域，尽管如此，这种传统的控制***有一定的局限性，笨重、不直观且受到摩擦的限制。对于传统内窥镜的操作者而言，常见的问题包括这些内窥镜的有限的柔性、有限的裂断强度(column strength)以及操作者对沿窥镜长度的刚度的有限控制。
常规的内窥镜通常由坚固的材料制成，这降低了窥镜的柔性，从而降低了患者的舒适度。此外，传统的内窥镜是复杂且易碎的器械，由于在使用或消毒过程中的损坏，这些内窥镜经常需要昂贵的维修。此外，许多使用可转向的器械的过程仍然复杂。通常需要大量的技能和耐心来将器械正确地定位在预定位置。
如上所述，内窥镜是用于观察体腔内部的器械。常规的医疗内窥镜包括柔性管、引导柔性管的远端的位置的功能控制机构、以及相机。相机提供内部体腔的图像，以帮助医务人员定位柔性管的远端，并且确认该端被定位在可接受的位置处。当内窥镜用于医疗过程中时，内窥镜的柔性管通常被引导到患者的内部体腔中。在内窥镜在该过程中由医务人员使用期间，内窥镜可能会受到高度的微生物污染。这种微生物污染可能包括传染原或任何数量的有害细菌和病毒微生物。在一些情况下，在一名患者的医疗过程中使用的内窥镜被污染、消毒不当或不充分，而随后在另一名患者的医疗过程中使用。在这种情况下，第二个患者的健康面临微生物传播或疾病的风险。
医务人员通过遵循严格的内窥镜清洁和消毒程序来工作，以防止感染和疾病的传播。不幸的是，大多数常规的内窥镜(例如，支气管镜、结肠镜、胃肠内窥镜、鼻咽镜、乙状结肠镜以及诸如此类)是热敏的，并且不能被灭菌。替代地，内窥镜使用替代程序进行清洁，并且用高水平消毒剂擦拭，甚至浸浴。
如果内窥镜由可被灭菌的材料制成，则医院需要设置专用的灭菌室，并且配备专用的灭菌设备和相应的操作者。所需的灭菌过程限制了重复使用的频率，然而仍然存在由不完美的灭菌而造成的交叉感染等风险。
尽管严格地试图高效地清洁内窥镜，但由于内窥镜将病原体从一个患者带到另一个患者，因此使一些患者遭受伤害、疾病甚至死亡。2010年，ECRI研究所在一份题为“2011年十大健康技术危害”的文件(转载自ECRI研究所2012年11月第11期第39卷(www.ecri.org))中将内窥镜污染列为十大健康风险之一。研究和描述内窥镜清洁不当问题的一篇研讨论文是“Transmission of Infection by Gastrointestinal Endoscopy and Bronchoscopy”(来自内科年鉴，1993；118:117-128由美国医师学会所著)。
通常，柔性的内窥镜，特别是结肠镜，尤其难以彻底清洁和消毒，从而导致患者之间以及患者和工作人员之间潜在的交叉污染问题。另外，这种内窥镜通常使用昂贵的装置(例如相机头部、机电转向装置和控制电子模块)，这些装置不能容易地被灭菌，而且由于它们的成本原因，不可能在每次使用后都丢弃。
疾病控制和预防中心(CDC)和美国食品药品监督管理局(FDA)警告医疗保健提供商和机构：公共健康需要对可重复使用的医疗装置进行正确维护、清洁、消毒或灭菌。由于不符合推荐的再处理过程而引起的感染控制失误凸显了患者安全方面的一个至关重要的空白。敦促使用可重复使用的医疗装置的医疗保健机构(如医院、门诊外科中心、诊所和医生办公室)审查其机构的再处理实践，以确保它们符合由装置制造商指示的所有步骤，并且制定符合标准和指南的适当政策和程序。每年都会公布安全通讯，以指导使用结肠镜的医院和医疗保健机构采取额外步骤，从而进一步降低感染风险，并且提高这些医疗装置的安全性。他们认识到，并不是所有的医疗保健机构都能实施这些措施中的一项或更多项，这需要特定的资源、培训和专业知识。再处理说明是作为一个详细的多步骤流程提供的，以对可重复使用的装置进行清洁和消毒或灭菌，而且如果在每个流程步骤中没有遵循再处理说明，则可能会导致感染传播。
总体描述
传统的内窥镜具有半柔性的轴，即其不能以其原始形状穿过体腔，因为它的柔性不够。因此，操作者需要用内窥镜进行操作，以使体腔改变形状，进而为内窥镜提供更容易操作的路径。改变体腔的形状主要方法是使***管旋转。管的旋转首先是使管变直，以便将扭转力递送到远侧尖端，从而以相同的方式影响体腔。本发明的新颖构型能够通过使用内窥镜装置的弯曲节段的偏转(例如，使用旋钮或操纵杆)连同弯曲节段的旋转两者来提供对远侧尖端的导向。该新颖的定向控制器允许操作者从操作者定向控制器(operator’sorientation controller)来旋转弯曲节段，而不旋转***单元。然后，***单元具有推进穿过曲折的体腔的能力，与体腔形状的环状构型相配合，从而从一个末端向另一个末端传输推力以及可选的还有旋转力和弯曲力，尽管***单元可能处于环状状态。***单元能够通过推动***单元来执行内窥镜的插管，并且还能够使插管***的弯曲节段充分地转向和旋转，而无需旋转***单元的长形的外部轴结构本身，因此无需使体腔变直。因此，本发明能够旋转内窥镜装置的***单元的内部部分，而不改变整个***单元在体腔内的位置。
根据本发明的广泛方面，提供了一种插管***，包括：(a)***单元，其待被连接到医疗器械的弯曲节段，该***单元包括能够围绕其长度轴线传输扭矩的长形的内部轴结构和包围该长形的内部轴结构并且具有连续的外表面的长形的外部轴结构；以及(b)定向控制器，其附接到长形的内部轴，使得当定向控制器旋转时，弯曲节段绕其自身转动。
定向控制器可以是内窥镜***的整体式部分(例如，包括图像捕获装置，该图像捕获装置被转向到任何期望的目的地，以便能够对体腔成像并执行息肉切除术)，或者可以联接到元件，从而一起形成内窥镜。***单元在下文中是指内窥镜装置的连接在插管***的弯曲节段的定向控制器与内窥镜的光学头部之间的部分。因此，本发明的定向控制器可以连接到任何市面上可获得的***单元。
根据本发明的另一个广泛方面，提供了一种定向控制器，该定向控制器待被连接到内窥镜装置的具有可旋转的弯曲节段的***单元。该定向控制器包括：手柄，其限定待***作者操作的轴向方向；可旋转的支承结构，其连接在手柄与***单元之间，且被配置并且可操作以使***单元的可旋转的弯曲节段绕轴向方向旋转；以及模式选择器，其能够在锁定操作模式和解锁操作模式下操作内窥镜装置，其中锁定操作模式的操作锁止可旋转的支承结构，并且解锁操作模式的操作允许操作者通过使可旋转的支承结构绕其自身关于轴向方向旋转来旋转可旋转的弯曲节段，而不改变长形的外部轴结构在体腔内的位置。手柄是定向控制器的静止零件。
在一些实施方式中，锁定操作模式的操作允许操作者通过使手柄绕轴向方向旋转来旋转可旋转的弯曲节段。因此，本发明提供了一种可手动操作的机械结构(即定向控制器)，其能够使内窥镜装置的位于体腔内的弯曲节段旋转。这种特殊的构型能够通过以下方式将扭矩从操作者的手传递到***单元的弯曲节段：(1)当可旋转的支承结构被锁定时，使经由可旋转的支承结构附接到***单元的定向控制器的手柄旋转，或者(2)当可旋转的支承结构被解锁时，使可旋转的支承结构旋转。因此，在锁定模式中，可旋转的支承结构被锁止使得长形的轴结构本身不旋转，从而与手柄一起形成刚性单元。
可替代地，锁定操作模式的操作防止操作者通过使手柄绕轴向方向旋转来旋转可旋转的弯曲节段。锁定模式操作的这种构型可以用于插管。这种锁定模式允许在不拉直体腔的情况下以最小的力推进。在锁定模式下，可旋转的支承结构不能旋转。当使用推力来推进内窥镜时，可以使用锁定模式。因此，当医疗器械穿过GI道时，可以以在导向模式下使用锁定模式。
在解锁模式下，手柄与***单元断开连接，并且长形的内部轴自由移动。模式选择器因此被配置成释放可旋转的支承结构。然后，当可旋转的支承结构被解锁时，仅通过使可旋转的支承结构旋转来传递扭矩。更具体地，解锁模式将手柄与可旋转的支承结构断开连接，使得手柄的旋转不影响可旋转的支承结构，并且使得固定到长形的内部轴结构和长形的外部结构的可旋转的支承结构能够自由旋转并且通过其本身经由长形的内部轴结构来将扭矩直接传递到远侧尖端。然后，长形的内部轴结构本身在长形的外部轴结构内旋转，而不影响***单元的位置。
当医疗器械的定向应该改变时，可旋转的支承结构的旋转引起远侧尖端的旋转的解锁模式可以特别地用于息肉切除术过程。更具体地，在息肉切除过程中，操作者需要对远侧尖端导向来检查并且去除息肉。为了到达正确的位置，操作者需要能够使尖端向各个方向弯曲并且还旋转***管。在这一点，应该理解，典型地，操作者更喜欢旋转该装置，直到息肉被示出为在相对于工具出口点的6点钟方向上。如果在12点钟方向发现息肉，通过使用市面上可获得的装置，操作者需要将工具旋转180°，以将息肉带到期望的位置。为此，操作者在旋转工具的同时来回操纵该装置，以试图保持期望的位置。这个过程不安全且不准确，从而会丢失息肉的精确位置并且耗时。定向控制器的新颖构型解决了上述问题。这种技术能够在不影响体腔结构的情况下，在两个方向上将远侧尖端旋转到大于180°的程度。本发明的***单元的这种独特构型能够提供旋转能力连同转向能力，从而实现能够瞄准和治疗息肉的任何精确位置的准确、快速且安全的过程。如上所述，这种独特构型提供了在任何三维所需地点和位置传送息肉切除术工具的能力。为了便于插管、扫描和去除息肉，远侧尖端的偏转是必要的。弯曲节段因此能够完全转向以及绕其自身充分旋转，从而提供精确的成像和息肉切除术。
在一些实施方式中，可旋转的支承结构包括可旋转的内部支承元件和可旋转的外部支承元件，该可旋转的内部支承元件被构造用于连接在长形的内部轴结构与手柄之间，该可旋转的外部支承元件连接到长形的外部轴结构，使得可旋转的支承结构被构造用于允许***单元的长形的内部轴在长形的外部轴内旋转。
在一些实施方式中，可旋转的支承结构包括齿轮机构，该齿轮机构具有外轮和内轮，该外轮被构造成在模式选择器操作的情况下锁止可旋转的支承结构的旋转，该内轮被构造成能够通过外轮而自由旋转并且固持可旋转的弯曲节段的末端。齿轮机构可以被构造成允许长形的外部轴结构与长形的内部轴结构之间的自由旋转。在解锁操作模式下，外轮的旋转经由内轮使长形的内部轴结构在长形的外部轴结构内部旋转，并且因此使可旋转的弯曲节段绕其自身旋转，而不改变长形的外部轴结构在体腔内的位置。
在一些实施方式中，齿轮机构可以进一步包括外部轴固持器，该外部轴固持器被构造成固持长形的外部轴结构的末端，其中内轮被构造成固持长形的内部轴结构的末端。
定向控制器的新颖构型能够执行安全的过程。***单元被构造用于引导内窥镜穿过体腔，而对患者的危险性低。
根据另一个广泛的方面，本发明提供了一种新颖的一次性内窥镜，其具有一次性部件，从而消除了对医疗器械进行灭菌的需要。这一要求涉及使用低成本材料。为了满足大规模生产技术的要求，转向机构可以由注射塑料零件制成(例如注射成型)。此外，为了在任何期望的角度和位置适当地使装置转向，管的可转向的部分应该是柔性的，并且转向线应该具有以下物理性能：承受高载荷(例如，大约20kg)、高耐磨性、高柔顺性、高柔性和低线轴记忆。通常用于转向装置中的钢线缆不具备这些所要求的性能。因此，提供了一种内窥镜，其包括具有至少两个由非金属材料制成的转向线的转向机构。因此，本发明的转向线可以选择为由聚合物材料(如塑料)制成的线。例如，转向线被构造为编织的钓鱼线。编织线可以由共聚物、碳氟化合物和尼龙基单丝中的任何一种制成。然而，由于由塑料制成的线缺乏可伸缩且光滑的表面，因此这些由塑料制成的线难以适当地打结。将非金属转向线紧固到滑轮、同时承受较大的力和伸长是一项具有挑战性的任务。为此，本发明提供了一种新颖的线牵拉装置(thread pulling device)，该线牵拉装置具有特殊的构型，其旨在适当地固持由具有上述物理性能的由非金属材料制成的转向线。
转向机构被配置为单手或双手使用。弯曲节段是扭矩稳定的、可旋转的和可转向的。内窥镜装置的手柄(即定向控制器)和***单元被配置为用于单个患者，并且在单个医疗过程中使用后被丢弃。
在一些实施方式中，至少两根转向线由非金属材料制成。
在一些实施方式中，内窥镜进一步包括被构造并且可操作用于紧固至少两根非金属转向线的线牵拉装置。线牵拉装置包括至少一个滑轮(pulley)，至少两根转向线缠绕在该滑轮上。第一滑轮可以被构造并且可操作用于向左和向右引导远端部分，并且第二滑轮可以被构造并且可操作用于向下和向上引导远端部分。滑轮相互连接并且独立地操作。
在一些实施方式中，线牵拉装置进一步包括锁定机构，该锁定机构被构造并且可操作以将转向机构锁定在锁定转向位置。
根据本发明的另一个广泛的方面，提供了一种内窥镜，其包括气体释放阀，该气体释放阀被构造为当压力达到某个阈值时，通过向环境释放气体来控制从气体供应源排出的压力的水平。
附图简述
为了理解本发明并且了解其在实践中可以如何实施，现在将参考附图仅通过非限制性的示例的方式来描述优选实施方式，在附图中：
图1示意性地示出了根据本发明的一些实施方式的包括定向控制器的内窥镜装置的示例；
图2A示意性地示出了根据本发明的一些实施方式的定向控制器的示例的局部视图；
图2B示意性地示出了根据本发明的一些实施方式的定向控制器的另一示例的局部视图；
图3A-3B示意性地示出了根据本发明的一些实施方式的可旋转的支承结构的示例的局部横截面图；
图4A-4E示出了根据本发明的一些实施方式的机械转向机构的示例的不同视图；并且
图5示出了根据本发明的一些实施方式的释放阀的示例。
具体实施方式
执行结肠镜检查或甚至息肉切除术过程需要操作者极大的技巧来将远侧尖端操纵到期望的位置并且使用治疗工具来执行该过程。参考图1，示出了包括本发明的操作者定向控制器210的内窥镜装置100的示例。本发明提供了定向控制器210的新颖构型，该定向控制器210待被连接到用于执行安全过程的***单元200。***单元200被构造用于引导内窥镜穿过体腔，而对患者的危险性低。通过使用内窥镜装置100的弯曲节段310的偏转(例如，使用旋钮或操纵杆)以及弯曲节段310的旋转，可以实现对远端尖端的导向。新颖的***单元200允许操作者从操作者定向控制器210来旋转弯曲节段310，而不旋转***单元200的长形的外部轴结构，如下面的图2A所示。***单元200连接在位于手柄中的定向控制器210(例如，包括阀、转向旋钮和按钮的把手)与包括光学头部的弯曲节段310之间。***单元200具有推进穿过曲折的体腔的能力，与体腔形状的环状构型相配合，从而将推力以及可选的旋转和弯曲力从一个末端传递到另一个末端，尽管轴可能处于环形状态。***单元200所需的物理性质是适当的柔性和抗弯曲恢复性能、用于将操作力从近端部分传传输到远端侧的可推动性以及抗扭结性(通常称为“抗急剧弯曲性”)。***单元200被连接到弯曲节段310。
参考图2A，示出了根据本发明的一些实施方式的定向控制器210的构型的示例。定向控制器210被构造为待被连接到内窥镜装置的具有可旋转且转向的弯曲节段的***单元200。***单元可以由长形的轴制成的单元形成，如图1所示。在一些实施方式中，长形的内部轴结构可以由被中空长形的外部轴结构10包围的长形的扭力轴30C来实现。就此而言，在说明书和权利要求书中，“扭力轴(torsion shaft)”是指具有非连续表面的可旋转的柔性非中空线缆，该线缆由链接到定向控制器210的输出端的传动装置驱动。长形的内部轴结构的非连续性能能够沿着***管200的长度传输推力和旋转力。当操作者沿两个旋转方向R转动定向控制器210时，定向控制器210沿两个旋转方向r转动扭力轴30C。这个轴可以传递很大的扭矩，并且保持得非常柔性。在这一点，应该理解，由于扭力轴30C不是中空的，因此多个通道可以被容纳在外部结构10与扭力轴30C之间，这将在下面进一步说明。此外，即使扭力轴30C由于结肠自然形成的环而绕其自身缠绕，该扭力轴30C也能够传输扭矩。
如上所述，控制器210包括：手柄42，其限定由操作者操作的轴向方向A；可旋转的支承结构44，其连接在手柄42与扭力轴30C及长形的外部轴结构10之间，并且该可旋转的支承结构44被构造并且可操作以使弯曲节段绕轴向方向A旋转；以及模式选择器48，其能够通过使手柄42旋转或者通过使可旋转的支承结构44旋转来允许操作者旋转弯曲节段。模式选择器48能够以两种操作模式来操作内窥镜装置：一种是锁定模式，其能够锁止可旋转的支承结构；一种是解锁模式，其能够允许操作者通过使可旋转的支承结构44绕轴向方向A旋转来旋转弯曲节段。在解锁模式下，手柄42的旋转不影响可旋转的弯曲结构44(即手柄42与可旋转的支承结构44断开连接)。这两种模式可以通过使模式选择器48沿L方向平移移位来实现。
参考图2B，示出了根据本发明一些实施方式的定向控制器210的构型的示例。定向控制器210被构造为待被连接到内窥镜装置的具有可旋转且转向的弯曲节段的***单元200。***单元可以由长形的轴制成的单元形成，如图1所示。控制器210包括：手柄42，其由操作者操作；可旋转的支承结构44(在图中由两个元件44A和44B示出)，其能够绕其自身旋转，该可旋转的支承结构44连接在手柄42与***单元200之间，且被构造并且可操作以使弯曲节段旋转；以及模式选择器48，其能够在两个操作模式下操作内窥镜装置。
在本发明的一些实施方式中，***单元200包括被长形的外部轴结构10包围的长形的内部轴结构30。因此，长形的内部轴结构30具有比长形的外部轴结构30小的直径。此外，长形的内部轴结构30和长形的外部轴结构10一起形成集成的***单元200，该***单元200在其末端经由可旋转的支承结构44连接在定向控制器210的一侧处。
长形的内部轴30(其在一个边缘处连接到定向控制器210，并且在另一个边缘处连接到弯曲节段)能够通过***单元200将定向控制器210的旋转直接传递到远侧尖端，而不影响***单元200的位置。长形的外部轴结构是柔性的，并且不能传递扭矩。在锁定模式中，可旋转的支承结构44被锁止，从而与手柄42形成刚性单元，使得手柄42的任何旋转都不能使远端尖端/弯曲节段旋转，因为长形的外部轴不具有传递扭矩的能力。
在这种构型中，可旋转的支承结构44包括可旋转的内部支承元件44A和可旋转的外部支承元件44B，该可旋转的内部支承元件44A连接在长形的内部轴结构30与手柄42之间，该可旋转的外部支承结构44B连接到长形的外部轴结构10，使得内部旋转支承元件44A可以在可旋转的外部支承元件44B内旋转。
在这种构型中，定向控制器210因此被构造并且可操作以选择性地将手柄42连接到长形的内部轴结构30，而不连接到长形的外部轴结构10或者同时连接到长形的外部轴结构10。定向控制器210被构造成允许在两个方向(顺时针或逆时针)上自由旋转。
在一些实施方式中，模式选择器48能够允许操作者决定弯曲节段(图1的310)的旋转是通过(在锁定模式下)移动手柄42，还是通过(在解锁模式下)仅移动长形的内部轴结构30本身来进行。在一个可操作的锁定模式中，这可以通过锁止可旋转的支承结构44来实施。在第二可操作的解锁模式中(其中通过仅移动长形的内部轴结构30来进行旋转)，可旋转的支承结构44从手柄14释放，使得长形的内部轴结构30单独自由移动并且可以旋转。例如，模式选择器48可以包括外轮840。在模式选择器48激活的情况下(例如，朝向弯曲节段移位)，外轮840可以被固定并且不能旋转，从而锁止可旋转的支承结构44。在模式选择器48解除激活的情况下(例如，在与弯曲节段相反的方向上移位)，外轮840可以被释放并且可以旋转，从而释放可旋转的支承结构44，使得长形的内部轴结构30可以单独自由移动和旋转。
参考图3A，示出了根据本发明的一些实施方式的包括齿轮机构800的可旋转的支承结构44的示例。齿轮机构800包括内轮830和外轮840，内轮830被构造成固持长形的内部轴结构(例如图2B的扭力轴30C)的末端，外轮840被构造成在模式选择器48处于解锁模式时旋转内轮830。更具体地说，外轮840可以激活可旋转的支承结构44的齿轮机构的内轮830，从而使长形的内部轴结构30在长形的外部轴结构10内旋转，而不改变长形的外部轴结构在体腔内部的位置。将模式选择器48激活(例如移位)到锁定模式会锁止外轮840，该外轮840不能旋转。可旋转的支承结构44包括外部轴固持器810，外部轴固持器810被构造成固持长形的外部轴结构的末端。齿轮机构800被构造成允许长形的外部轴结构与长形的内部轴结构之间的自由旋转。
在一些实施方式中，可旋转的支承结构44尤其包括：凹口842，其用于容纳定向控制器的手柄部分；以及齿轮固持器820，其被构造用于容纳多个通道，这些通道从手柄笔直地延伸经过***单元200的长度到达长形的外部轴结构。例如，由于内轴承832并且通过外轮840的旋转，内轮830被构造成在齿轮固持器820内部自由移动。齿轮机构被构造并且可操作以将操作者的手的小的旋转运动转换成弯曲节段的大的移动，并且因此实现更大的范围和更少的延迟。
参考图3B，示出了根据本发明的一些实施方式的包括齿轮机构800的可旋转的支承结构44的另一横截面视图。齿轮机构800包括内轮830，该内轮830被构造成固持长形的内部轴结构30的末端。外轮被构造成在模式选择器48移位时锁止可旋转的支承结构44的旋转。如上所述，模式选择器48能够允许操作者决定是否使用齿轮机构800。这可以通过在一个可操作的锁定模式中锁止齿轮机构800的外轮840来实施，使得外轮800被固定并且不能旋转。例如，模式选择器48的移位锁止外轮800，该外轮800不能旋转。在使用齿轮机构800的可操作的第二解锁模式中，操作者可以在两个旋转方向R上旋转外轮840。外轮840的旋转可以按齿轮比来使弯曲节段旋转。模式选择器48可以被构造为旋钮，该旋钮选择性地操作可操作的锁定模式和解锁模式二者。齿轮的传动比可以根据直径轮计算如下：
齿轮传动比＝外轮半径/内轮半径。
仅为了说明起见，附图示出了多个通道400，这些通道400延伸贯穿***单元200的长度，从手柄笔直地到达长形的外部轴结构。然而，多个通道400不是本发明的一部分。参考图4A，举例地示出了根据本发明的一些实施方式的诸如机械旋钮的线牵拉装置300的透视图。在这种构型中，线牵拉装置300包括两个滑轮16和24，这些滑轮分别由两个控制器轮16A和24A操作。滑轮16和24被构造用于将转向控制分开，使得一个滑轮被构造并且可操作用于向左和向右引导光学头部，而第二滑轮被构造并且可操作用于向上和向下引导光学头部。滑轮16被构造并且可操作用于使光学头部在左右方向上转向，而滑轮24被构造并且可操作用于使光学头部在上下方向上转向。这种新颖的构型能够提供对转向装置的全面控制。控制器轮16A和24A可以通过使用者来顺时针和逆时针旋转，以拉动转向线。该动作将光学头部旋转到期望的方向。每个滑轮固持两根转向线，这两根转向线被构造用于使光学头部在相反的方向(即，左右，或上下)上移动。通过这种方式，当线中的一根线被拉动时，另一根线从张紧状态得到释放。滑轮16和24以相同的方式操作，但是用于不同的方向。
在一些实施方式中，线牵拉装置300还包括锁定机构22，该锁定机构22被构造成将转向机构锁定在期望的锁定位置。滑轮16和24因此被构造用于将转向线14定向在任何期望的位置和张紧状态，并且当到达期望的位置时，锁定机构22被构造用于将转向机构锁定在特定的转向位置，并且将光学头部锁定在特定的位置。本发明的转向机构的锁定能力能够提供对体腔内任何期望区的精确检查。锁定机构22锁定滑轮16和24，但是仍然允许控制器轮(例如旋钮)24A和16A的非常精细的移动，以用于非常精细的转向从而进行息肉阶段的去除。更具体地，锁定机构22具有两种操作模式。在正常操作中(例如自由模式)，锁定机构22的螺钉不与滑轮16和24接触。转动螺钉以锁定滑轮16和24。螺钉挤压滑轮16和24，在滑轮16和24上产生摩擦力并且对它们的移动进行锁定。为了使这些滑轮旋转并且克服摩擦，应该在旋钮24A和16A上施加大的力，从而提供控制器轮(例如旋钮)24A和16A的非常精细的移动，以用于非常精细的转向从而进行息肉阶段的去除。然后，当转向机构被锁定在最佳的锁定位置时，操作者可以决定是否增加特定的感兴趣区的图像的分辨率。
滑轮16和24彼此连接(例如通过使用轴承)，其方式为使得每个滑轮可以在不影响另一个滑轮的情况下操作。以这种方式，线牵拉装置300允许360°的光学头部控制。在这一点，参考图4B，举例地示出了线牵拉装置300的横截面视图。轴承28连接在滑轮16与24之间，以使得每个滑轮能够独立地旋转。
更具体地，如图4C中举例示出的，非金属转向线14A和14B的一端/末端分别穿接到紧固点18A和18B，从而将非金属转向线14A和14B的端部打结，以防止线14A和14B与轮20脱开。紧固点18A和18B被构造作为张力轮20中的两个开口，每个转向线的末端分别穿过这两个开口。转向线14A和14B的末端连接到滑轮16，该滑轮16旋转以使弯曲节段弯曲，并且转向线14A和14B绕滑轮16缠绕。每根线14A和14B围绕轮20中的相应槽20A和20B缠绕几圈。线14A和14B经由位于滑轮16上的两个孔(未示出)穿接。为了锁定线14A和14B，轮20被***到滑轮16中。如上所述，通过使用运动控制器26(如下面在图4D中举例地示出)在滑轮16内转动张力轮20，每根转向线14A和14B绕着其各自的槽20A和20B缠绕。转向线14A和14B的另一末端连接到最外面的间隔开的元件之一或管的远端。这种新颖的构型解决了上述将非金属线紧固到滑轮的问题，在这种构型中，通过将非金属线绕张力轮20紧密缠绕几圈并且由于将轮20***到滑轮16中而锁定转向线14A和14B来实施线连接。
这种新颖的构型提供了转向线围绕滑轮的绗接(basting)，从而将转向线紧固到滑轮，同时允许控制器轮(例如旋钮)24A和16A的精细运动，以用于精细的转向从而进行息肉阶段的去除。在这一点，应该注意的是，线不能通过使用粘合材料来固定到张力轮，这是因为线的表面太小而不能承受剪切应力。例如，线的直径可能在大约0.1mm至0.5mm的范围内。
此外，这种构型在线上提供精确的张力，从而防止线松弛，这可以由张力轮的齿来实现。应该理解的是，张力轮20在其周围具有的齿越多，轮20在滑轮16内的锁定位置就越精确，从而有利于更好地防止线松弛。
参照图4D，举例地示出了根据本发明的一些实施方式的处于锁定位置的线牵拉装置300的后侧的局部视图。在该特定且非限制性的示例中，在操作者激活运动控制器26(例如夹具)时，穿接线的轮(threaded wheel)20在锁定位置中被固定在滑轮16内。在锁定位置中，张力轮20被朝向滑轮16推动，直到穿接线的轮20的锁定齿***它们的最终位置。滑轮内的轮的齿的啮合防止张力轮旋转。
图4E举例地示出了穿接线的轮20在锁定位置中啮合在滑轮16内的放大的横截面视图。穿接线的轮20包括位于穿接线的轮20相对两侧的两个锁定沟槽20A和20B。在这种新颖的构型中，穿接线的轮20具有第一锁定沟槽20A和第二锁定点20B，第一锁定沟槽20A被构造成为具有凹槽状构型的紧固件，从而将穿接线的轮20固定在具有卡扣状构型的滑轮16内，第二锁定点20B具有与20A相同的构型。如上所述，使用注射塑料元件(其旨在降低转向机构的成本并使转向机构呈现为一次性的)能够通过使用卡扣件将元件紧固到彼此。该技术提供了将张力轮20紧固到滑轮16中的锁定零件的简易、简单、低成本的集成。
参考图5，示出了释放阀，该释放阀被构造为当压力达到某个阈值时，通过向环境释放气体来控制从气体供应源排出的压力的水平。释放阀200可以集成在内窥镜的手柄内，并且可以被构造成为空腔208(例如，阀壳体)，空腔208经由气体通道连接到气体供应源，并且在一端被盖202密封。盖202放置在弹簧204的顶部上，球206放置在弹簧204的顶部上。使用弹簧204将球206压向空腔208以密封气体通道。气体通道可以经由管(例如PVC)连接到空腔208，使得在气体通道中建立的压力(即结肠中的压力)也被施加在球表面的一部分上。当气体压力的作用于球206的力(F压力)保持低于弹簧204的作用于球206的弹簧力(F弹簧)时，阀关闭，使得气体通道相对于环境被密封。如果球表面上的压力达到某个阈值，并且气体压力的作用于球206的力F压力变得高于弹簧204的作用于球206的力F弹簧，则球206朝向阀盖202移动，从而打开阀并且允许气体***到环境中。弹簧的选择与所需的释放压力相匹配。

Claims (12)

1.一种定向控制器，其待被连接到内窥镜装置的具有可旋转的弯曲节段的***单元；所述控制器包括：
手柄，其限定由操作者操作的轴向方向；
可旋转的支承结构，其连接在所述手柄与所述***单元之间；所述可旋转的支承结构被构造并且可操作以使所述***单元的所述可旋转的弯曲节段绕所述轴向方向旋转；和
模式选择器，其能够在锁定模式和解锁操作模式下操作所述内窥镜装置，其中所述锁定模式的操作锁止所述可旋转的支承结构，而所述解锁模式的操作释放所述可旋转的支承结构，并且允许操作者通过使所述可旋转的支承结构绕所述轴向方向旋转来旋转所述可旋转的弯曲节段。
2.根据权利要求1所述的定向控制器，其中所述可旋转的支承结构包括齿轮机构，所述齿轮机构具有外轮和内轮，所述外轮被构造成在所述模式选择器操作的情况下锁止可旋转的支承结构的旋转，所述内轮被构造成能够通过所述外轮而自由旋转并且固持所述长形的内部轴结构的末端。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的定向控制器，其中当所述***单元包括长形的内部轴结构和包围所述长形的内部轴结构的长形的外部轴结构时；使得在解锁操作模式中，所述外轮的旋转经由所述内轮使所述长形的内部轴结构在所述长形的外部轴结构内部旋转，并且因此使可旋转的弯曲节段绕其自身旋转，而不改变所述长形的外部轴结构在体腔内的位置。
4.根据权利要求3所述的定向控制器，其中所述可旋转的支承结构包括可旋转的内部支承元件和可旋转的外部支承元件，所述可旋转的内部支承元件被构造用于连接在所述长形的内部轴结构与所述手柄之间，所述可旋转的外部支承元件连接到所述长形的外部轴结构，使得所述可旋转的支承结构被构造用于允许所述长形的内部轴在所述***单元的所述长形的外部轴内部旋转。
5.根据权利要求2至权利要求4中任一项所述的定向控制器，其中所述齿轮机构被构造成允许所述长形的外部轴结构与所述长形的内部轴结构之间的自由旋转；所述齿轮机构进一步包括外部轴固持器，所述外部轴固持器被构造成固持所述长形的外部轴结构的末端，其中所述内轮被构造成固持所述长形的内部轴结构的末端。
6.一种插管***，其包括待被连接到医疗器械的弯曲节段的***单元和根据在权利要求1至5中任一项所限定的定向控制器。
7.根据权利要求6所述的插管***，其中所述***单元包括长形的内部轴结构和长形的外部轴结构，所述长形的内部轴结构能够围绕其长度轴线传输扭矩，所述长形的外部轴结构包围所述长形的内部轴结构并且具有连续的外表面。
8.一种内窥镜，其包括具有至少两根由非金属材料制成的转向线的转向机构。
9.根据权利要求8所述的内窥镜，所述内窥镜进一步包括线牵拉装置，所述线牵拉装置被构造并且可操作用于紧固至少两根非金属转向线；所述线牵拉装置包括至少一个滑轮，所述至少两根转向线缠绕在所述滑轮上。
10.根据权利要求9所述的内窥镜，其中第一滑轮被构造并且可操作用于向左和向右引导所述远端部分，并且第二滑轮被构造并且可操作用于向下和向上引导所述远端部分，所述滑轮彼此连接并且独立地操作。
11.根据权利要求9或10中任一项所述的内窥镜，其中所述线牵拉装置进一步包括锁定机构，所述锁定机构被构造并且可操作以将所述转向机构锁定在锁定的转向位置。
12.一种内窥镜，其包括气体释放阀，所述气体释放阀被配置为当压力达到某个阈值时，通过向环境释放气体来控制从气体供应源排出的压力的水平。
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