一种曲线凸轮式内窥镜可变刚度装置的制作方法

1.本实用新型涉及一种内窥镜变刚度装置，特别涉及一种曲线凸轮式内窥镜可变刚度装置。


背景技术：

2.目前，医学领域已经广泛地实施使用内窥镜的医学检查。具体来讲，诸如cmos、ccd等成像元件将会安装于内窥镜结构的头部，该部分将用于插入体腔，成像元件位于单元头部，并用于捕获体腔内部的图像。该图像将会传输到图像采集卡以及处理器中，之后，由数据输出装置将图像输出到医生端的监视器上，医生通过监视器输出的图像进行诊断，在某些情况下，医生还可以通过监视器辅助，对体腔内的病灶进行治疗，实现简单的病灶切除或者样品采集等。
3.现目前所存在的内窥镜已经可以完成上述工作，对于柔性部虽然可以容易地插入体腔内地复杂弯曲通路，但是该种柔性部位的顶端较为不稳定，难以在预定方向上插入该单元，在某些情况下，内窥镜需要保持插入时的方向以及形状，以实现某些操作。
4.例如，当用于结肠等位置的内窥镜需要通过弯曲部分时，由于刚度不够，需要借助一定的外力来实现过弯，同时，由于内窥镜插入体腔的管道部分可以同时进行一定的打结或者缝合操作，为了实现这些操作，内窥镜前部需要一定的刚性支撑，因此需要在内窥镜前部加入变刚度结构以提供支撑。同时，结肠内窥镜在插入的时候，会出现成环问题，这也可以通过为内窥镜前端提供刚性支撑来改善，以避免内窥镜插入过程中成环对肠道的拉扯。
5.在使用内窥镜操作时，操作者需要双手持握内窥镜操作手柄，在结肠镜处，传统内窥镜需要双人操作，一人进行内窥镜的操作手柄的操作，另一人进行内窥镜柔性部的插入、固定以及旋转等工作。由于内窥镜刚柔变化时，通常需要保持其变换时的位置、姿态等，所以负责柔性部的操作者需要保持其姿态，变换过程需要由操作手柄操作者单人完成。


技术实现要素：

6.针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种曲线凸轮式内窥镜可变刚度装置，能够单人操作且能够集成于内窥镜操作手柄中的刚柔变换，实现变换所需行程较小、扭力较低，保证变换过程中内窥镜的姿态恒定。
7.为了实现上述目的，本实用新型设计了一种凸轮式的内窥镜变刚度装置，该装置包括操作部分、运动转换部分、内窥镜变刚度部分以及连接限位部件；该装置位于内窥镜操作手柄上，操作者可以通过旋转操作部分，驱动内窥镜前端的变刚度结构实现刚柔转换。
8.利用该种结构，内窥镜操作手柄可以在操作者输入较小行程的情况下实现变刚度操作。
9.本实用新型内容的第一方面是操作部分，包括操作者操作的凸轮旋钮及其对应的不锈钢柱，不锈钢柱通过钢绳牵引环与钢绳本体连接，操作者可以实现单人输入一个扭转运动，将以更好地在刚柔转换时保持柔性部的位置和姿态。
10.本实用新型内容的第二方面是运动转换部分，包括凸轮旋钮、不锈钢柱、钢绳牵引环、弹簧本体，是用于运动转换的凸轮旋钮以及不锈钢柱，由于内窥镜操作手柄的轴向尺寸远大于径向尺寸，因此，本文通过凸轮旋钮输入旋转运动，带动安装于支撑套管直槽内的不锈钢柱进行上下直线运动，从而带动固结于不锈钢柱的钢绳牵引环上下直线运动，钢绳本体一端固结于钢绳牵引环上，钢绳牵引环的直线运动将传递到钢绳本体上，从而带动安装于钢绳本体前端的调节螺母与空心调节螺柱，使其作用于内窥镜变刚度部分，实现刚柔转换，完成直线行程后，凸轮旋钮存在一段自锁行程，不锈钢柱将由弹簧本体压紧于凸轮旋钮的自锁行程部分，以此实现保持变刚度状态，需要放松时继续旋转凸轮旋钮即可接触高刚度状态。
11.本实用新型内容的第三部分是内窥镜的变刚度部分，该部分用于接受操作者传递进入的运动，实现刚柔转换，该部分主要包括钢绳本体、钢绳本体前端固结的调节螺母与空心调节螺柱、密接弹簧管、弹簧管保持环、以及内窥镜插入管内外层，钢绳本体放置于密接弹簧管内部，通过弹簧管保持环安装于内窥镜的插入管内层，调节螺母以及空心调节螺柱被装于钢绳本体前端，当钢绳进行直线运动上提时，调节螺母与空心调节螺柱将抵住密接弹簧管；由于密接弹簧管与钢绳本体这个整体通过弹簧管保持环固结在内窥镜的插入管内层，在抵住前，内窥镜刚度由内窥镜插入管内外层以及钢绳本体决定，在抵住后，内窥镜刚度由内窥镜插入管内外层以及密接弹簧管决定，以此实现刚柔转换。
12.本实用新型内容的第四部分是一些连接件、限位件以及辅助部件，主要由插入管转接件、插入管固定套、内窥镜主动弯曲部、内窥镜前端盖、密接弹簧管固定环、弹簧套筒下保持座、旋钮下保持环、支撑套管、弹簧限位环以及变刚度装置转接套筒；插管转接件用于连接内窥镜插入管本体部分与变刚度机构部分，插管转接件通过螺栓与插入管固定套、密接弹簧管固定环以及变刚度装置转接套连接，插入管固定套与插入管外层相固结，密接弹簧管固定环与密接弹簧管相固结，由此将内窥镜变刚度以及插入管本体部分与插入管转接件相固结，通过变刚度装置转接套筒将插入管本体部分与变刚度装置相固结，使其形成一个整体，变刚度装置转接套筒通过螺栓与旋钮下保持环进行连接，同时也与弹簧套筒下保持座以及旋钮下保持座相连接，该弹簧套筒保持座通过型面将弹簧套筒本体下部保持固定，弹簧本体将安装于弹簧套筒本体外，以此保持竖直，实现其锁紧功能，支撑套管将安装于弹簧本体外侧，配合弹簧套筒本体保持弹簧本体，弹簧限位环通过螺栓与支撑套管相连接，锁紧弹簧本体上部；同时，支撑套管侧面开有直槽，其中安装有不锈钢柱，保证不锈钢柱上下直线运动不旋转，不锈钢住上固结有钢绳牵引环以及钢绳本体，支撑套管外部套有凸轮旋钮，该凸轮旋钮下部由旋钮下保持环限制位置，弹簧本体将不锈钢柱压紧于凸轮旋钮上，实现不锈钢柱上部固定；据上述连接方式，本实用新型可以形成一个整体。
13.综上所述，本实用新型对比于现有技术的有益效果为：
14.通过牵引钢绳可以实现密接弹簧管刚度调节模块处于高刚度状态(或称刚性状态)，通过旋转凸轮旋钮，可以解除其高刚度状态，使其变为低刚度状态(或称柔性状态)；并且通过旋转凸轮旋钮，实现内窥镜插入管部分整体刚度变化，并保持该刚度变换状态；
15.通过优化凸轮旋钮的凸轮曲线，可实现在刚度变化较低时转动角度对应较大行程，刚度较高的时候，钢绳需要拉力增大，这时候转动角度对应较小行程，以实现较小的力完成对钢绳施加更大的拉力；
16.钢绳置于密接弹簧管内部，钢绳牵引力沿钢绳轴向方向，与密接弹簧管受力方向一致，避免了钢绳多次受径向力后材料疲劳导致钢绳断裂的情况；通过转动置于空心调节螺柱上的调节螺母实现调整钢绳尾端与弹簧管尾端相对距离；
17.变刚度驱动模块设计基于现有内窥镜手柄结构，可以通过转接方式置于现有内窥镜产品末端与插入管之间，变刚度模块作为添加功能不用对现有内窥镜结构进行太多改动。
附图说明
18.通过参考附图阅读下文的详细描述，本实用新型示例性实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本实用新型的若干实施方式，其中：
19.图1为实施例的总体装配图；
20.图2为实施例中凸轮旋钮结构示意图及其行程图。
21.附图标记：1、插入管转接件；2、插入管固定套；3、插入管外层；4、插入管内层；5、密接弹簧管；6、弹簧管保持环；7、钢绳本体；8、调节螺母；9、空心调节螺柱；10、内窥镜主动弯曲部；11、内窥镜前端盖；12、密接弹簧管固定环；13、弹簧套筒下保持座；14、旋钮下保持环；15、凸轮旋钮；16、弹簧套筒本体；17、不锈钢柱；18、钢绳牵引环；19、支撑套管；20、弹簧本体；21、弹簧限位环。
具体实施方式
22.以下结合附图对实用新型作进一步详细说明。
23.一种曲线凸轮式内窥镜可变刚度装置，参照图1所示，曲线凸轮式内窥镜可变刚度装置，包括刚度调节模块和刚度调节驱动模块，刚度调节模块包括插入管本体、密接弹簧管5、弹簧管固定件、钢绳本体7、调节螺母8和空心调节螺柱9，插入管本体包括相互套接的插入管内层4和插入管外层3，插入管外层3底端设置有内窥镜前端盖11，插入管外层3内部在内窥镜前端盖11和插入管内层4底端之间设置有内窥镜主动弯曲部10。
24.密接弹簧管5设置在插入管本体内部，即设置在插入管内层4内部，并且密接弹簧管5顶端与弹簧管固定件通过焊接等方式固定连接，弹簧管固定件设有螺纹孔将自身固定于内窥镜手柄上；密接弹簧管5穿过弹簧管保持环6，弹簧管保持环6设置在密接弹簧管5下部位置，并且弹簧管保持环6与插入管内层4的内壁固定连接，弹簧管保持环6设置的主要目的是防止密接弹簧管5底端在插入管内自由晃动，同时保证密接弹簧管5与插入管本体保持贴合。
25.钢绳本体7穿设在密接弹簧管5内，在本实施例中，钢绳本体7两端均穿出密接弹簧管5的上下两端，并且钢绳本体7上下两端分别穿出弹簧管固定件顶端和密接弹簧管5底端，钢绳本体7底端依次穿过调节螺母8和空心调节螺柱9并与空心调节螺柱9焊接固定，调节螺母8中空设置且内设内螺纹，空心调节螺柱9与调节螺母8底端螺纹连接，用于调节钢绳本体7底端与密接弹簧管5尾端的相对剩余长度。
26.刚度调节驱动模块包括插入管转接件1、插入管固定套2、变刚度装置转接套筒、支撑套管19和凸轮旋钮15，插入管转接件1顶端套设在支撑套管19底端外壁上，插入管固定套
2套设在插入管转接件1底端内部位置，插入管本体顶端与插入管固定套2底端内部连接，变刚度装置转接套筒位于支撑套筒内部且位于插入管转接件1上方，变刚度装置转接套筒外侧套设有弹簧套筒下保持座13，弹簧套筒下保持座13顶端通过型面安装有位于支撑套管19内的弹簧套筒本体16。
27.凸轮旋钮15转动设置在支撑套管19上并位于弹簧套筒下保持座13正上方，凸轮旋钮15上方设置有呈曲线设置的凸轮面，凸轮面在不锈钢柱17两侧对称设置，凸轮面前段设置为较陡、后段设置为较平缓，同时凸轮旋钮15外圈上沿周向均布有不规则凸起，该不规则凸起为人手转动旋钮过程增大摩擦力提供方便。
28.参照图2所示，通过优化凸轮旋钮15曲线，实现前期拉力需求较小的前段单位转动完成较大的直线运动，后期拉力需求较大的后段单位转动完成较小的直线运动，将由此可以实现以较小的力操作变刚度驱动装置。
29.由于凸轮旋钮15凸轮面的曲线后段单位转动角度上升距离平缓，可以在任意扭转位置实现自锁，即钢绳本体7产生的拉力无法反向拉动凸轮旋钮15转动，从而实现密接弹簧管5任意状下的保持。
30.弹簧套筒下保持座13外侧套设置有旋钮下保持环14，弹簧套筒与支撑套管19在凸轮旋钮15正上方位置往上开设有直槽，变刚度装置转接套筒上方设置有位于直槽内上下滑动的不锈钢柱17，不锈钢柱17上方安装有与钢绳本体7顶端相连的钢绳牵引环18，弹簧套筒本体16上部在与支撑套管19之间套设有弹簧本体20，且支撑套管19上部安装有弹簧限位环21。
31.以上所述仅是本实用新型的示范性实施方式，而非用于限制本实用新型的保护范围，本实用新型的保护范围由所附的权利要求确定。