一种基于螺旋式省力内窥镜可变刚度装置的制作方法

本发明涉及一种内窥镜变刚度装置，特别涉及一种基于螺旋式省力内窥镜可变刚度装置。

背景技术：

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。

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。

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。

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：

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种基于螺旋式省力内窥镜可变刚度装置，以提高内窥镜的操作性能，该装置通过螺纹副配合直线限位机构实现转动变直线运动，通过螺纹副可以完成以较小转动扭力情况下完成较大直线拉力，大大降低医生在操作过程对旋钮驱动的扭力需求；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。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种基于螺旋式省力内窥镜可变刚度装置，包括刚度可变模块和变刚度驱动模块，刚度可变模块包括插入管本体、密接弹簧管、弹簧管固定件、钢绳本体、调节螺母和空心调节螺柱，密接弹簧管设置在插入管本体内部，密接弹簧管通过改变自身弯曲刚度来调节内窥镜插入管本体的整体弯曲刚度，弹簧管固定件通过限位及焊接方式与密接弹簧管顶端固定连接，同时弹簧管固定件设有螺纹孔将自身固定于内窥镜手柄上；

钢绳本体穿设在密接弹簧管内、且上下两端分别穿出弹簧管固定件顶端和密接弹簧管底端，钢绳本体底端依次穿过调节螺母和空心调节螺柱并与空心调节螺柱焊接固定，调节螺母中空设置且内设内螺纹，空心调节螺柱与调节螺母底端螺纹连接，用于调节钢绳本体底端与密接弹簧管尾端的相对剩余长度；

变刚度驱动模块包括插入管转接件、插入管固定套、支撑套管和升降调节件，插入管固定套和插入管转接件侧面上均对应设有螺纹孔进行固定，插入管转接件下部套住插入管固定套，插入管转接件上部套住支撑套管，均用螺纹连接等方式固定，用作连接插入管固定套与支撑套管；插入管固定套，置于插入管转接件内部，通过螺纹及胶接等方式安装固定插入管，保持插入管手柄端与内窥镜手柄之间相对固定，升降调节件安装在支撑套管上，钢绳本体顶端与升降调节件固定连接。

进一步优选为，插入管本体包括相互套接的插入管内层和插入管外层，插入管外层底端设置有内窥镜前端盖，插入管外层内部在内窥镜前端盖和插入管内层底端之间设置有内窥镜主动弯曲部。

进一步优选为，密接弹簧管下部位置套设有用于限制密接弹簧管底端晃动的弹簧管保持环，弹簧保持环与插入管本体内壁焊接固定。

进一步优选为，升降调节件包括从上而下依次套设在支撑套管上的旋钮上保持环、内螺纹旋钮、旋钮下保持环，旋钮上保持环和旋钮下保持环用于限制内螺纹旋钮不能上下平移，即内螺纹旋钮可转动，但不能上下移动，具体地，旋钮下保持环置于插入套管外侧、插入管转接件上方，通过螺纹及胶接等方式与支撑套管固定，用于限制内螺纹旋钮沿着支撑套管上下窜动滑动以及提供旋钮主要摩擦力；

支撑套管内还设置有半螺纹块，半螺纹块顶端在钢绳本体正上方开设有通孔，通孔内设置有与钢绳本体固定连接的钢绳限位环，支撑套管左右两侧沿竖直方向开设有限位槽，半螺纹块两侧设有与限位槽相同宽度的螺旋片，螺旋片与内螺纹旋钮的内部螺纹连接，螺旋片随着内螺纹旋钮转动沿着限位槽上下移动，半螺纹块内部还开设通孔用作内窥镜内部导光管、嵌道管等线路通过。

内螺纹旋钮和半螺纹块配合形式原理以螺旋转动为原理，内螺纹旋钮不限于所述形式，可以是其他形式螺纹，如梯形螺纹，三角形螺纹等。为方便理解，内螺纹与旋钮设计成一体，但可以是分离式，半螺纹块以两侧设有局部螺旋牙，通过支撑套管上直线槽实现转动变直线运动，但也可以是其他限制方式，如半螺纹块内部设有光杆孔，通过光杆实现限制螺纹块的转动以实现转动变直线运动。

进一步优选为，内螺旋按钮外侧均布有不规则凸起，该不规则凸起为人手转动旋钮过程增大摩擦力提供方便。

进一步优选为，旋钮上保存环一侧在内螺纹旋钮上方设置有表盘，表盘中心转动设置有通过螺纹连接固定在旋钮上保持环上的半螺纹杆，内螺纹旋钮上部沿其周向均设有用作拨动表盘的圆柱凸起，配合表盘记录内螺纹旋钮转动圈数，由此表盘上刻有相应标识数字或文字用作记录内螺纹旋钮转动圈数，并且表盘周侧设有轮齿，内螺纹旋钮转动一圈，受到内螺纹旋钮上方的圆柱凸起拨动，表盘转动一格，表盘显示数字改变一位，以此记录内螺纹旋钮转动圈数。

综上所述，本发明对比于现有技术的有益效果为：

通过牵引钢绳、调节螺母、空心调节螺柱和牵引钢绳的升降功能，可以实现密接弹簧管刚度调节功能，还可以通过转动调节螺母改变其与密接弹簧管尾端相对距离；通过内螺纹旋钮的转动，内螺纹旋钮在旋钮上保持环和旋钮下保持环的上下限位作用下无法上下移动，由此与内螺纹旋钮内侧螺纹连接的半螺纹块在螺纹连接转动作用下往上或往下平移，可以实现多圈转动变小行程直线运动，以达到较小的扭力实现钢绳较大牵引力的转换，操作者可以以较小的力量轻松驱动变刚度装置完成刚度调节；

由于内螺纹旋钮与底部旋钮下保持环存在摩擦力，同时由于螺旋升角低于摩擦角，内螺纹旋钮可以在任意扭转位置实现自锁，即钢绳本体产生的拉力无法反向拉动内螺纹旋钮转动，从而实现密接弹簧管任意状下的保持；

设有指示表盘，用以记录旋钮转动角度，即可得知内螺纹旋钮的转动圈数情况，最终换算出钢绳本体的上升高度，方便医务人员在看不到前端插入管的情况下判断插入管刚度情况；并且钢绳本体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；

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

通过参考附图阅读下文的详细描述，本发明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发明的若干实施方式，其中：

图1为实施例的总体装配图；

图2为实施例的标识功能轴测图；

图3为实施例中半螺纹块零件图。

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、弹簧管固定件；13、旋钮下保持环；14、钢绳限位环；15、半螺纹块；16、内螺纹旋钮；17、支撑套管；18、旋钮上保持环；19、半螺纹杆；20、表盘。

具体实施方式

下面将参考若干示例性实施方式来描述本发明的原理和精神。应当理解，给出这些实施方式仅仅是为了使本领域技术人员能够更好地理解进而实现本发明，而并非以任何方式限制本发明的范围。相反，提供这些实施方式是为了使本公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整地传达给本领域的技术人员。说明书中的“实施例”或“实施方式”既可表示一个实施例或一种实施方式，也可表示一些实施例或一些实施方式的情况。

本领域技术人员知道，本发明的实施方式可以实现为一种系统、装置、设备、方法或计算机程序产品。因此，本公开可以具体实现为以下形式，即：完全的硬件、完全的软件(包括固件、驻留软件、微代码等)，或者硬件和软件结合的形式。

根据本发明的实施方式，提出了一种基于螺旋式省力内窥镜可变刚度装置。

需要说明的是，附图中的任何元素数量均用于示例而非限制，以及任何命名都仅用于区分，而不具有任何限制含义。

一种基于螺旋式省力内窥镜可变刚度装置，包括刚度可变模块和变刚度驱动模块，参照图1所示，刚度可变模块包括插入管本体、密接弹簧管5、弹簧管保持环6、弹簧管固定件12、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。

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12通过焊接等方式固定连接，弹簧管固定件12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。

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12顶端和密接弹簧管5底端，钢绳本体7长度(钢绳本体7底部到密接弹簧管5顶部之间长度)hs比密接弹簧管5初始长度h0长度要长，设两者长度差值为l＝hs-h0；钢绳本体7穿过半螺纹块15，且钢绳本体7上端与钢绳限位环14焊接固定，由于钢绳限位环14无法通过半螺纹块15中间位置，半螺纹块15上升的过程中带动钢绳限位环14一起上升，从而带动钢绳整体上升。

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；调节螺母8可以沿着空心螺调节螺柱螺旋上升/下降，从而改变调节螺母8与密接弹簧管5下端之前的距离，间接调整l大小；当l大于0的时候，密接弹簧管5底部不受钢绳本体7向上的拉紧力，当l＝0的时候，密接弹簧管5开始受到钢绳本体7向上的拉紧力，当l<0的时候，密接弹簧管5受到钢绳本体7压力开始压缩，密接弹簧管5间隙降低，密接弹簧管5弯曲刚度增强；半螺纹块15上升移动l距离，钢绳本体7底部调节螺母8开始接触密接弹簧管5底部，半螺纹块15上升移动距离l+x，密接弹簧管5受压，长度由初始长度h0降低为h0-x，即l<0，密接弹簧管5受压，间隙减少，弯曲刚度增强，插入管本体整体弯曲刚度增大。

变刚度驱动模块包括插入管转接件1、插入管固定套2、旋钮下保持环13、半螺纹块15、内螺纹旋钮16、支撑套管17、旋钮上保持环18、半螺纹杆19、表盘20，其中插入管转接件1、旋钮上保持环18、旋钮下保持环13与支撑套管17通过螺纹连接，内螺纹旋钮16置于支撑套管17外侧、旋钮上保持环18和旋钮下保持环13之间，旋钮上保持环18和旋钮下保持环13用于限制内螺纹旋钮16沿着支撑管的轴向移动。

参照图2和图3所示，半螺纹块15置于内螺纹旋钮16内部，且半螺纹块15外侧的螺旋片与内螺纹旋钮16内部的螺旋槽相配合使用，同时半螺纹块15置于支撑套管17内部，且半螺纹块15外侧的两个螺旋片穿过支撑套管17两侧的限位槽，该限位槽用作限制半螺纹块15的转动，利用内螺纹旋钮16配合支撑管套两侧限位槽，实现内螺纹旋钮16转动推动半螺纹块15沿着支撑管两侧限位槽进行上下直线运动。

由于内螺纹旋钮16升角较小，可以实现任意位置自锁，即可以实现任意刚度状态保持，半螺纹杆19通过螺纹连接固定于旋钮上保持环18上，表盘20中间开有通孔用于安装半螺纹杆19，表盘20可绕半螺纹杆19轴线自由转动；内螺纹旋钮16上部设有均布圆柱凸起，该凸起长度与表盘20周向凸起配合使用，内螺纹旋钮16转动一圈，表盘20随之转动相应圈数(设内螺纹旋钮16上均布4个凸起，表盘20周向布置16个凹槽，即内螺纹旋钮16转动4圈，表盘20转动一圈)，表盘20上刻有相应标识数字或文字，表盘20用作记录内螺纹旋钮16转动圈数。

以上所述仅是本发明的示范性实施方式，而非用于限制本发明的保护范围，本发明的保护范围由所附的权利要求确定。