专利名称：可自推进装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及以连接至内窥镜的插入部的方式使用的可自推进装置。
背景技术：
内窥镜广泛地熟知为插入病人的身体内以获得身体内部的视图用于治疗和诊断的医疗器械。内窥镜设置有将被引入病人身体中的插入部和用于操作插入部的操纵部。插入部在其前端部处借助于来自操纵部的操作而能够弯曲，以行进通过具有弯曲部分和转弯的体腔、体管或体管腔。然而，通过操作难以将插入部引入到包括乙状结肠和横向结肠的未固定且自由的体腔管内。取决于内窥镜检查人员操作的技巧，这种引入有时使病人不舒服和疼痛。已知一种帮助插入部的引入的可自推进装置，如在对应于日本未审查专利公开(PCT申请的译文)No. 2009-513250的美国专利No. 7，736，300中描述的那样。在该装置中，中空且螺旋管形(toroidal)的囊状物连接至插入部的前端部。使囊状物环形推进插入部进入体腔管，例如，进入肠中一深度。然而，在上述美国专利No. 7，736，300中，保持和使囊状物环行的机构需要设置在囊状物内，并导致复杂的结构和高的成本。此外，由于借助于囊状物和体腔管的内壁之间的摩擦力推进插入部，因此当囊状物的直径小时不能获得足够的推进力。另一方面，囊状物的大外径增加了病人的身体负担。
发明内容
本发明的目标是以低的制造成本提供一种可自推进装置，其可以在减轻病人的负担的情况下产生足够的推进力。为了实现本发明的上述和其他目标，根据本发明的可自推进装置包括进给辊和带拉出机构。带的一端缠绕在进给辊上。带拉出机构设置在所述进给辊后面。带拉出机构将所述带从所述进给辊上拉出以产生至所述前端部的推进力此外，可自推进装置优选包括设置在所述带内侧的气球。该气球将所述带压靠在所述体腔管的内壁上。所述气球能够在膨胀状态和收缩状态之间变化。围绕所述插入部的周边设置多个组，每个组包括所述进给辊和所述带拉出机构。可替换地，围绕所述插入部的周边设置多个组，每个组包括所述进给辊、所述带拉出机构和所述气球。所述带拉出机构可以包括由所述外部动力源旋转以移动所述带的蜗轮。带拉出机构还可以包括设置在所述蜗轮后面的从动辊。从动辊将从所述进给辊拉出的所述带转向所述蜗轮并将所述带压靠在所述蜗轮上。可自推进装置还可以包括固定筒、齿轮圆筒和带保持器。固定筒装配在所述插入部的所述前端部上。齿轮圆筒可旋转地装配在所述固定筒上。所述蜗轮设置在所述齿轮圆筒的外周边上。带保持器由所述固定筒保持。所述带保持器具有连接到所述带保持器的进给辊、所述蜗轮和所述从动辊。带拉出机构还可以包括缠绕辊，所述带的另一端固定至所述缠绕辊。所述缠绕辊相对于所述蜗轮设置在所述从动辊的相对侧，并与所述蜗轮一起旋转以卷起从所述蜗轮进给的所述带。所述缠绕辊优选抵抗弹簧的偏压后退对应于所述带的缠绕直径的距离。在另一种情况中，带拉出机构还可以包括形成在所述固定筒和所述带保持器之间的空间。该空间保持从所述蜗轮进给的所述带。带拉出机构还可以包括沿着所述蜗轮的外周边设置的引导板。引导板便于沿 着所述蜗轮的旋转轨迹移动所述带并将所述带进给到所述空间中。可自推进装置还可以包括带反绕(rewinding)机构,用于通过使所述进给棍沿与拉出所述带的方向相反的方向旋转而将从所述进给辊拉出的所述带反绕在所述进给辊上。所述带优选由生物相容性材料制成。所述带拉出机构优选是被远程控制的。本发明的可自推进装置具有采用具有末端的带的简单结构，并导致制造成本的降低。气球的膨胀和将带压靠在体腔管的内壁上允许产生至插入部的足够的推进力。而且，当通过操纵移动插入部通过容易的部分而不需要推进力时，气球收缩以降低病人的身体负担。
为了更完整地理解本发明及其优点，现在参考接下来结合附图进行的描述，在附图中图I为示出电子内窥镜和可自推进装置的示意图；图2为电子内窥镜的前端部和推进单元的透视图；图3为推进单元的分解透视图；图4为处于其中气球缩小并且带缠绕在进给辊上的状态中的推进单元的截面图；图5为处于其中气球膨胀并且带缠绕在进给辊上的自推进操作开始之前的状态中的推进单元的截面图；图6为处于其中气球膨胀并且带缠绕在进给辊上的自推进操作完成之后的状态中的推进单元的截面图；以及图7为根据另一种实施方式的推进单元的截面图。
具体实施例方式内窥镜系统2由电子内窥镜10、光源装置(未示出)和处理器装置(未示出)构成。如图I和2所示，可自推进装置11连接至电子内窥镜10。电子内窥镜10设置有操纵部12和插入部13，插入部13连接至操纵部12并被引入体腔管(例如，大肠)内。通用软线14连接至操纵部12。通用软线14连接至光源装置和处理器装置。操纵部12设置有角度旋钮15、用于从插入部13的前端喷射空气和水的空气/水供给按钮16、抽吸按钮17等。操纵部12具有位于插入部13侧面的医疗器械入口 18。诸如镊子或电灼器之类的医疗器械插入医疗器械入口 18内。插入部13包括从操纵部12侧到前向方向按此顺序的柔性柔软部19、柔性弯曲部20和前端刚性部21。柔软部19具有数米长度以使前端刚性部21到达体腔管中感兴趣的位置。弯曲部20响应于操纵部12上的角度旋钮15的操作上下柔性地弯曲和从一端到另一端柔性地弯曲。从而，前端刚性部21瞄准病人身体内的期望方向。在前端刚性部21中，形成成像窗30，以通过成像窗30获取体腔管内部的图像。物镜光学系统和诸如CCD或CMOS图像传感器之类的固态图像传感器设置在成像窗30的后面，固态图像传感器捕获体腔管的内部的图像。固态图像传感器通过布线通过插入部13、操纵部12和通用软线14的信号电缆连接至处理器装置。体腔管的内部的图像形成在固态图像传感器的光接收平面上，并在固态图像传感器中转换成图像信号。处理器装置对通过信号电缆从固态图像传感器接收的图像信号施加多种类型的图像处理，并将图像信号转换成视频信号。视频信号作为观察图像显示在 通过电缆连接的监视器(未示出)上。前端刚性部21还设置有照明窗31、空气/水供给喷嘴32和医疗器械出口 33。照明光从光源装置通过照明窗31施加至体腔管的内部。空气/水供给喷嘴32响应于空气/水供给按钮16的操作将来自包含在光源装置中的空气/水供给装置的空气和水喷射至成像窗30e。医疗器械的插入医疗器械入口 18中的远端从医疗器械出口 33露出。可自推进装置11连接至插入部13的前端部，以帮助插入部13在体腔管内的前后移动。可自推进装置11由连接至插入部13的推进单元40和用于控制推进单元40的致动的控制单元41构成。推进单元40设置有带42和气球43。可自推进装置11使气球43膨胀以将带42压靠在例如大肠的内壁上，并在保持气球处于膨胀状态的情况下向后，即沿与插入方向相反的方向移动带42，以将插入部13推进到大肠的某一或某些深度。用于将驱动力供给至带42的转矩线44和用于使气球43充气和放气的气管45连接至推进单元40。在插入部13的中心轴线A的方向(插入方向)可延伸的护套46连接至推进单元40的后端。护套46使插入部13、转矩线44和气管45成一体。插入部13、转矩线44和气管45—起在护套46内延伸。注意到，护套46可以与推进单元40分开。控制单元41具有电动机47、气泵48和操作部49。电动机47连接至转矩线44，并使转矩线44旋转以驱动带42。气泵48连接至气管45。气泵48将空气供给到气球43，并通过气管45从气球43中排出空气。操作部49控制电动机47和气泵48，以控制推进单元40的运动和停止以及气球43的充气或放气的开始和停止。从而，推进单元40由设置在病人身体外面的控制单元41远程控制。接下来参照图3和4描述推进单元40的具体结构。注意到，图3省略了对护套46和带42的图示。图4省略了对护套46的图示。推进单元40包括固定筒50、齿轮圆筒51和带保持器52。固定筒50具有圆筒形形状，其内径近似等于插入部13的外径，并且固定筒50牢固地装配到插入部13的外周边上。齿轮圆筒51形成圆筒形形状，其内径稍微大于固定筒50的外径。齿轮圆筒51可旋转地连接和保持在固定筒50的外周边上。齿轮圆筒51包括正齿轮51a和蜗杆齿轮51b。正齿轮51a与连接至转矩线44的前端的齿轮53啮合，使得齿轮圆筒51随着齿轮53的旋转而围绕固定筒50的外圆周旋转。具有近似正方形管形状的带保持器52设置在固定筒50和齿轮圆筒51的外面以包围它们。采用前保持板54和后保持板55将带保持器52固定至固定筒50，前保持板54和后保持板55将带保持器52内周边接合至固定筒50的外周边。注意到，齿轮圆筒51位于固定筒50的凸缘50a和后保持板55之间。
带保持器52设置有4个进给辊56。带42缠绕在每个进给辊56上。带42由具有弹性的生物相容性塑料制成，如聚氯乙烯、聚酰胺树脂、碳氟聚合物或聚氨酯树脂(polyurethane resin)。带42不是环形带。如稍后描述的那样,带42的一端固定至进给辊56，带42的另一端固定至缠绕辊59。注意到，在该实施方式中，带42具有足以移动插入部13通过大场的乙状结肠的长度，例如，数十厘米的长度。进给辊56设置在带保持器52的前面，以能够围绕垂直于插入方向的轴旋转。每个进给辊56由未示出的弹簧(例如，螺旋形弹簧)沿卷起带42的方向(图4中的逆时针方向)偏压。如稍后将描述的那样，在蜗轮57未旋转时，该偏压防止从进给辊56上拉出带42。 带保持器52设置有带拉出机构，每个带拉出机构用于从进给辊56上拉出带42。每个带拉出机构包括蜗轮57、从动辊58和缠绕辊59。带保持器52包括4组蜗轮57、从动辊58和缠绕辊59，每一组用于每个进给辊56。蜗轮57、从动辊58和缠绕辊59围绕平行于对应进给辊56的轴线的轴线可旋转地设置。蜗轮57与蜗杆齿轮51b啮合，并与蜗杆齿轮51b的旋转一起旋转。从动辊58设置在蜗轮57的后面。从动辊58和蜗轮57之间的间隙稍微窄于带42的厚度。缠绕辊59设置在蜗轮57的前方。缠绕辊59被沿插入方向可滑动地保持，并由弹簧60偏压向蜗轮57。因此，从动辊58和缠绕辊59将带42压靠在蜗轮57上。从进给辊56拉出的带42从后面(从插入部13的远侧)在从动辊58上形成环。随后，带42穿过从动辊58和蜗轮57之间的间隙，并沿着蜗轮57到达缠绕辊59。带42穿过蜗轮57和缠绕辊59之间的间隙，并在其末端固定至缠绕辊59。当蜗轮57沿图4中的逆时针方向旋转时，从动辊58和缠绕辊59沿图4中的顺时针方向旋转。从而，带42被从进给辊56上拉出，并缠绕在缠绕辊59上(参见图6)。注意到，蜗轮57的齿在图中被放大了，但实际上高度低且数量多，用于防止在带42上形成划痕的目的。气球43设置在带保持器52的外周边上。为环形囊状物的气球43固定在带保持器52的外周边上，以定位在从进给辊56拉出的带42的下面(在插入部13侧)。气管45通过开口穿透后保持板55，延伸至带保持器52的内侧，并通过形成在带保持器52中的开口连接至气球43。下面描述具有上述结构的内窥镜系统2的操作。首先，插入部13装配在固定筒50上，因此推进单元40固定至插入部13。随后，处理器装置、光源装置等打开。输入关于病人、检查等的信息。此后，将电子内窥镜10的插入部13引入体腔管(如，病人的大肠)的固有孔口。当通过操纵将插入部13引入例如通过操纵难以将插入部13插入其中的乙状结肠的正前面时，控制单元41打开。随后，从操作部49输入前向运动命令。响应于前向运动命令，电动机47启动。电动机47的启动通过转矩线44、齿轮53和正齿轮51a使齿轮圆筒51沿图4中的逆时针方向旋转。齿轮圆筒51的旋转通过蜗杆齿轮51b引起蜗轮57旋转。由于蜗轮57通过带42使从动辊58和缠绕辊59旋转，因此带42被从进给辊56上拉出并缠绕在缠绕辊59上。通过带42的运动，在插入部13中产生推进力，因此插入部13沿着乙状结肠的内壁向前移动。在带42和乙状结肠的内壁之间的摩擦力太小而不能仅通过由电动机47致动带49来产生至插入部的足够的推进力时，从操作部49输入气球充气命令。响应于气球充气命令，气泵48启动以对气球43进行充气，如图5所示。当气球43膨胀到通过带42产生足够的推进力的程度时，从操作部49输入充气停止命令。因此，气球43保持在膨胀状态。当在这种状态中输入前向运动命令时，带42在由膨胀的气球43压靠在乙状结肠的内壁上的同时缠绕在缠绕辊59上。因此，能够防止带42空转，并可靠地获得推进力。当前端刚性部21已经到达感兴趣的位置或已经穿过通过操纵难以将插入部13插入其中的部分时，从操作部49输入运动停止命令。因此，电动机47停止旋转，并且停止产生至插入部13的推进力。当从操作部49输入气球放气命令时，空气从气球43中排出以使气球43收缩。
根据本发明，如上所述，可自推进装置具有采用具有末端的带的简单结构，并且导致成本降低。气球的膨胀允许产生至插入部的足够的推进力。而且，在容易通过操纵向前或向后移动插入部的情况中，气球收缩，以平滑地移动插入部并减轻病人的身体负担。注意到，本发明的详细结构不限于上述实施方式，而是可以恰当地改变，只要通过具有末端的带产生至插入部的推进力。例如，可自推进装置可以设置有传感器，其用于检测流入气球的空气的体积或气球的内部压力，并且可以基于来自传感器的数据调整气球的膨胀尺寸。通过仅输入气球使用命令，气球可以自动膨胀成最佳尺寸。在该情况中，响应于气球使用命令的输入，控制单元可以执行用于在空气流入气球时监控流动体积或气球的内部压力的步骤、用于基于流动体积或内部压力的变化判断气球的尺寸是否是最佳的步骤、以及当判断气球的尺寸是最佳时停止空气流动的步骤。代替单独地控制带(电动机)和气球(气泵)，例如，可以响应于前向运动命令的输入自动执行气球膨胀至预定尺寸之后致动带的步骤。而且，可以根据感兴趣的位置提前形成程序，并且可以根据该程序自动控制电动机和气泵。在上述实施方式中，设置了 4组进给辊和带拉出机构，并且用4条带推进电子内窥镜。然而，例如，可以设置3组或更少组的进给辊和带拉出机构，并且可以用3条或更少条带推进电子内窥镜。不用说，可以设置5组或更多组的进给辊和带拉出机构，并且可以用5条或更多条带推进电子内窥镜。在上述实施方式中，采用单个气球将所有的带压靠在体腔管的内壁上。然而，可以为每条带设置气球，每个气球可以将对应的带压靠在体腔管的内壁上。不用说，可以根据气球的数量增加气泵的数量，或者可以设置开关阀以在其中流入空气的气球之间进行切换，以便能够在不同的气球之间独立地调整膨胀尺寸。在上述实施方式中，从进给辊拉出的带缠绕在缠绕辊上。然而，如图7所示，从进给辊56拉出的带42可以被简单地引导至设置在推进单元70内的空间75。在该实施方式中，带42被引导至进给辊56后面的空间75，并且设置引导板71以调整被引导的带42的运动。在图7中，与上述实施方式的附图标记相同的附图标记涉及与上述实施方式的元件相同或相似的元件，并且省略其描述。在上述实施方式中，进给棍由弹簧沿卷起带的方向偏压，以在蜗轮(worn wheel)未旋转的情况下防止从进给辊上拉出带。然而，例如，进给辊的旋转可以由制动器调整。在该情况中，制动器能够在用于阻止进给辊旋转的阻止位置和用于允许进给辊旋转的释放位置之间移动。可以采用线从病人身体的外面操作制动器。当插入部到达通过操纵难以插入的部分处时，所述线被操作以将制动器移动至释放位置。而且，在上述实施方式中，仅在通过操纵难以插入的部分中致动带。然而，可以从孔口开始致动带以将插入部推进到体腔管中。然而，在从孔口开始致动带的情况中，在难以插入的部分长的情况中，在存在将穿过的多个难以插入的部分的情况中，等等，在插入部到达感兴趣的位置处之前可拉出整个长度的带，并且推进力在中途可能变得不能用。为了解决该问题，可以设置将从进给辊上拉出的带重新缠绕或反绕在进给辊上的带反绕机构，以允许重复地产生推进力。在该情况中，如上所述，带反绕机构可以包括用于沿卷起带的方向偏压进给辊的弹簧。当气球收缩时，电动机旋转。从而，带被重新缠绕或 反绕在进给辊上，并且可以再次供给推进力。在另一种情况中，可以设置类似于上述实施方式的带拉出机构的另一种类型的带反绕机构，换句话说，每个带反绕机构具有电动机、转矩线、蜗杆齿轮等，以沿相反方向移动和反绕带。可自推进装置在上述实施方式中连接至电子内窥镜用于医疗用途，但可自推进装置可用于用于对导管、管道等的内部进行成像的任何仪器，如用于工业用途的电子内窥镜，或超声波探头。虽然已经参照附图以本发明的优选实施方式完整地描述了本发明，但多种变化和修改对本领域技术人员来说将是明显的。因此，除非这些改变和修改偏离本发明的范围，否则它们应当被解释为包括在本发明的范围中。
权利要求
1.ー种可自推进装置，该可自推进装置连接至电子内窥镜的插入部的前端部，用于借助于来自于外部动カ源的动カ在体腔管中推进所述前端部，所述可自推进装置包括 进给辊，带的一端缠绕在进给辊上；和 设置在所述进给辊后面的带拉出机构，用于将所述带从所述进给辊上拉出以产生到所述前端部的推进力。
2.根据权利要求I所述的可自推进装置，进ー步包括 设置在所述带内侧的气球，用于将所述带压靠在所述体腔管的内壁上，所述气球能够在膨胀状态和收缩状态之间变化。
3.根据权利要求I所述的可自推进装置，其中围绕所述插入部的周边设置多个组，每个组包括所述进给辊和所述带拉出机构。
4.根据权利要求2所述的可自推进装置，其中围绕所述插入部的周边设置多个组，每个组包括所述进给辊、所述带拉出机构和所述气球。
5.根据权利要求I所述的可自推进装置，其中所述带拉出机构包括由所述外部动カ源旋转以移动所述带的蜗轮。
6.根据权利要求5所述的可自推进装置，其中所述带拉出机构进一歩包括 设置在所述蜗轮后面的从动辊，用于将从所述进给辊拉出的所述带转向到所述蜗轮并将所述带压靠在所述蜗轮上。
7.根据权利要求6所述的可自推进装置，进ー步包括 装配在所述插入部的所述前端部上的固定筒； 可旋转地装配在所述固定筒上的齿轮圆筒，所述蜗轮设置在所述齿轮圆筒的外周边上；和 由所述固定筒保持的带保持器，所述带保持器具有连接到所述带保持器的进给辊、所述蜗轮和所述从动辊。
8.根据权利要求7所述的可自推进装置，所述带拉出机构进一歩包括 缠绕辊，所述带的另一端固定至所述缠绕辊，所述缠绕辊设置在相对于所述蜗轮的所述从动棍的相对的ー侧，并与所述蜗轮一起旋转以卷起从所述蜗轮进给的所述带。
9.根据权利要求8所述的可自推进装置，其中所述缠绕辊抵抗弹簧的偏压后退对应于所述带的缠绕直径的距离。
10.根据权利要求7所述的可自推进装置，其中所述带拉出机构进一歩包括 形成在所述固定筒和所述带保持器之间的空间，用于保持从所述蜗轮进给的所述带。
11.根据权利要求10所述的可自推进装置，其中所述带拉出机构进一歩包括 沿着所述蜗轮的外周边设置的引导板，用于便于沿着所述蜗轮的旋转轨迹移动所述带并将所述带进给到所述空间中。
12.根据权利要求I所述的可自推进装置，进ー步包括 带反绕机构，用于通过使所述进给辊沿与拉出所述带的方向相反的方向旋转而将从所述进给辊拉出的所述带反绕在所述进给辊上。
13.根据权利要求I所述的可自推进装置，其中所述带由生物相容性材料制成。
14.根据权利要求I所述的可自推进装置，其中所述带拉出机构是被远程控制的。
全文摘要
可自推进装置的推进单元连接至电子内窥镜的插入部的前端部。推进单元包括设置在其前方的进给辊。带的一端缠绕在每个进给辊上。缠绕辊和蜗轮设置在每个进给辊的后面。当蜗轮旋转时，带被从进给辊上拉出，并缠绕在缠绕辊上。带在与体腔管的内壁接触的同时移动，因此产生至插入部的前端部的推进力。当带和所述内壁之间的接触不充分时，气球膨胀以将带压靠子内壁上。
文档编号A61B1/005GK102670152SQ20121004848
公开日2012年9月19日 申请日期2012年2月28日 优先权日2011年3月15日
发明者仲村贵行, 大田恭义, 山川真一, 岩坂诚之, 芦田毅 申请人:富士胶片株式会社