УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ИЗГИБОМ КОНЦА ЭНДОСКОПА

УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ИЗГИБОМ КОНЦА ЭНДОСКОПА
Настоящая полезная модель относится к области гибких эндоскопов. Более конкретной областью его применения являются устройства управления изгибом дистального конца эндоскопа.
Известны разнообразные конструкции устройств управления изгибом дистального конца гибкого эндоскопа. По виду использованных в них органов управления все их многообразие может быть разделено на две группы. Первую группу составляют устройства управления с одним органом управления, т.е. устройства, в которых управление изгибом конца эндоскопа в любую сторону осуществляется одним органом управления. В качестве примера устройств этой группы может быть названо устройство по а.с. СССР кл. А 61 В 1/00 № 418173. Оно содержит установленный снаружи корпуса эндоскопа карданный шарнир, с внешним кольцом которого связана
рукоятка управления и две тяги, оппозитные концы которых связаны со смежными ортогональными внутренними сторонами дистального конца эндоскопа. При смещении рукоятки управления вдоль оси эндоскопа или в ортогональном ей направлении, соответствующее смещение получает внешнее кольцо карданного шарнира. При смещении кольца связанные с ним в фиксированных точках тяги подтягивают соответствующие внутренние стороны дистального конца эндоскопа, вызывая его изгиб.
Рассматриваемое устройство при использовании только одного органа управления обеспечивает возможность изгиба эндоскопа в любом заданном направлении. Однако оно имеет весьма неудовлетворительные габаритные характеристики, которые значительно усложняют условия практического использования эндоскопа.
К этой же группе устройств относится большое число конструкций 2-9 источников информации), имеющих более приемлемые габаритные характеристики, но отличающиеся высокой сложностью их механизмов и, следовательно, обладающих неудовлетворительными технико-экономическими показателями, Известно и сравнительно простое в реализации устройство этой группы (заявка Франции кл. А 61 В 1/00 № 2544 978), имеющее, однако, тот недостаток, что оно не позволяет обеспечить изгиб эндоскопа независимо только в одной из плоскостей - вертикальной или горизонтальной.
Другую группу устройств управления изгибом конца эндоскопа составляют устройства, имеющие два органа управления, обеспечивающие изгиб эндоскопа поочередно и взаимно независимо в двух ортогональных плоскостях. Подобные конструкции предложены, например, в ряде патентов Японии 11 - 17. Такая же конструкция реализована, в частности, в отечественном серийном приборе - гастродуоденоскопе биопсийном, выпускаемом по документации СГИП 3.950.009. Поскольку устройство управления изгибом гастродуоденоскопа в значительной степени совпадает с предлагаемым по составу и функциям оно принято за прототип настоящей полезной модели.
Упомянутая конструкция включает в себя закрепленный на проксимальном конце эндоскопа корпус, в котором размещен механизм регулировки длины тяг изгиба дистального конца эндоскопа в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Этот механизм выполнен в виде двух установленных на независимых осях барабанов (шкивов) с намотанными на них натяжными тросами. Свободные концы этих тросов закреплены внутри полости дистального конца эндоскопа в точках, лежащих на ортогональных осях его поперечного сечения. Каждый из барабанов жестко связан с соответствующей ручкой управления, установленной снаружи корпуса.
Управление изгибом эндоскопа осуществляется поворотом одной или обеих ручек одновременно. За счет жесткой связи между ручкой и барабаном поворот ручки на определенный угол приводит к повороту на такой же угол связанного с ней барабана. При этом происходит наматывание натяжного троса на барабан. Трос подтягивает связанный с ним проксимальный конец эндоскопа в сторону точки их крепления, результатом чего является изгиб эндоскопа в эту же сторону. Таким образом, поочередным поворотом ручек конец эндоскопа может быть направлен в любую необходимую сторону, т.е изогнут на необходимый угол.
Недостатком известной конструкции устройства управления является то, что необходимый изгиб эндоскопа может быть получен только поочередным поворотом двух ручек управления. В ряде случаев это оказывается неудобным и требует больших затрат времени по сравнению с управлением от одного органа управления.
Технической задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является управление изгибом эндоскопа независимо в двух плоскостях с помощью одного управляющего органа.
Сущность заявляемой полезной модели заключается в том, что в устройстве управления изгибом дистального конца гибкого эндоскопа, содержащем установленный в корпусе эндоскопа механизм регулировки длины натяжных тросов изгиба эндоскопа в горизонтальной и вертикальной
плоскостях соответственно и средство для независимого изменения длины каждого из тросов согласно данному предложению последнее выполнено содержащим связанные с соответствующим элементом механизма регулировки длины каждого из тросов соответственно первый и второй кривошипные механизмы, выполненный в виде установленной на шарнирной шаровой опоре качающейся кулисы и снабженный защитным кожухом рычаг управления, в также шарнирный механизм с двумя степенями свободы, при этом шарнирная шаровая опора рычага управления связана с корпусом, а рычаг управления связан с кривошипных механизмами через шарнирный механизм так, что каждому из них соответствует одна из его степеней свободы.
Благодаря указанной выше новой совокупности признаков достигается возможность управления изгибом дистального конца эндоскопа перемещением одного управляющего органа - рычага управления. При этом изгиб конца эндоскопа может производиться как независимо в любой из двух взаимно перпендикулярных плоскостей, так и одновременно в двух этих плоскостях, т е. в любом из направлений, лежащих в плоскости, нормальной к направлению оси неизогнутого конца эндоскопа.
В частном случае реализации заявляемой полезной модели механизм регулировки длины натяжных тросов выполнен в виде двух установленных на независимых осях барабанов, на каждом из которых закреплен один из концов одного из натяжных тросов.
Такая форма реализации этого механизма является наиболее технологичной при обеспечении условий линейности его регулировочной характеристики.
В другом частном случае реализации заявляемой полезной модели первый из названных выше кривошипных механизмов выполнен как |фивошмпно-ползунный, а второй - как кривошипно-кулисный, при этом шатун первого кривошипного механизма является кулисой второго, шарнирный механизм является ползуном обоих шарнирных механизмов и выполнен
состоящим из размещенной между верхней и нижней стенками корпуса линейно-перемещающейся вдоль них по направляющим подвижной опоры, связанной с ней через цапфу трубки с проходящим внутри нее шатуном кривошипно-ползунного механизма и с установленной на противоположном конце трубки опорной осью рычага управления.
Подобная частная форма реализации устройства управления изгибом эндоскопа позволяет минимизировать его массо-габаритные характеристики. Такой результат достигается за счет того, что в предлагаемой конструкции один фактически единый конструктивный элемент одновременно выполняет три функции. А именно, шарнирный механизм, выполняя функции двухстепенного шарнира, одновременно является также ползуном двух кривошипных механизмов - кривошипно-ползунного и кривошипно-кулисного.
Еще в одном частном случае реализации заявляемой полезной модели соединение шатунов кривошипно-шатунных механизмов выполнено так, что в состоянии отсутствия изгиба конца эндоскопа точки крепления шатунов кривошипных механизмов к барабанам взаимно смещены на угловое расстояние равное я/2. Благодаря этому достигается дополнительное увеличение степени независимости управления изгибом эндоскопа в ортогональных направлениях. Подобный результат обусловлен тем, что в зтом случае характеристики управления оказываются взаимно смещенными на 90 градусов, т.е. максимальная крутизна характеристики управления изгибом эндоскопа в одном направлении соответствует минимальной крутизне характеристики управления изгибом эндоскопа в ортогональном направлении.
Сущность заявляемой полезной модели поясняется чертежами, на которых показаны:
фиг.1 - боковой разрез устройства управления изгибом эндоскопа в частном случае его реализации.
Заявляемое устройство содержит корпус 1 в котором на независимых осях установлены барабаны 2 и 3. На барабанах намотаны натяжные тросы 4 и 5. Первые концы тросов 4 и 5 закреплены на барабанах 2 и 3, а
вторые - на внутренних сторонах полости дистального конца эндоскопа (на чертеже не показан), причем точки крепления этих концов размещены на его взаимноортогональных сторонах. С барабанами 2 и 3 шарнирно связаны шатуны 6 и 7 (на фиг.1 точки крепления шатунов к барабанам показаны без их взаимного углового смещения). Шатун 7 шарнирно связан с ползуном 8, линейно перемещающимся по направляющим 9 и 10 на верхней и нижней внутренних сторонах корпуса 1. В ползуне 8 с помощью цапфы 11 закреплена трубка 12, внутри которой свободно скользит шатун 6. На наружной поверхности трубки 12 со стороны, противоположной месту ее соединения с ползуном 8, установлен осевой шарнир 13. На оси шарнира 13 установлен рычаг управления 14, свободно скользящий внутри связанной с корпусом 1 шаровой опоры 15. Шаровая опора 15 и рычаг 14 закрыты защитным кожухом 16.
Работу устройства управления удобно рассмотреть на примерах изгиба эндоскопа поочередно в две взаимноортогональные стороны.
Пусть вначале изгиб эндоскопа производится смещением рычага управления 14 в плоскости чертежа фиг.1, т.е. в продольном направлении эндоскопа к его дистальному концу. При таком смещении выступающей из корпуса части рычага 14 опора 15 поворачивается, и часть рычага 14, находящаяся внутри корпуса 1, смещается в противоположном направлении. Это смещение через шарнир 13 передается трубке 12, которая скользит по остающемуся неподвижным шатуну б как по кулисе и тянет за собой ползун 8 по направляющим 9 и 10. Движение ползуна 8 передается шатуну 7, который через шарнирную связь поворачивает барабан 3. При повороте барабана 3 на него наматывается натяжной трос 5 и подтягивает дистальный конец эндоскопа в сторону точки его крепления к внутренней стороне эндоскопа. Тем самым обеспечивается его изгиб эндоскопа в соответствующую сторону.
Пусть теперь изгиб конца эндоскопа производится смещением выступающей из корпуса 1 части рычага управления 14 в направлении
перпендикулярном плоскости чертежа и ориентированном на читателя. При этом также в направлении перпедикулярном плоскости чертежа поворачивается опора 15, а часть рычага 14, находящаяся внутри корпуса 1, смещается в сторону от читателя. Это смещение приводит к смещению в этом же направлении трубки 12 и находящегося внутри нее шатуна 6. При этом трубка 12 одновременно поворачивается вокруг шатуна бив соединительной цапфе 11, при том, что ползун 8 остается неподвижным и не смещается по направляющим 9 и 10. Смещающийся шатун 6 через шарнирную связь поворачивает барабан 2. При повороте барабана 2 на него наматывается натяжной трос 4 и подтягивает дистальный конец эндоскопа в сторону точки его крепления к внутренней стороне эндоскопа. Тем самым обеспечивается изгиб эндоскопа в соответствующую сторону, перпендикулярную стороне его первого изгиба.
При изгибе эндоскопа в сторону не совпадающую ни с плоскостью чертежа, ни с перпендикуляром к этой плоскости работа устройства управления соответствует одновременной реализации обоих рассмотренных выше случаев.
Источники информации
1.А.С. СССР кл.А 61 В 1/00 №418173.
2.Заявка Япониикл. А 61 В 1/00, G 02 В 23/24№ 3 - 109020,
3.Заявка Япониикл. А 61 В 1/00, G 02 В 23/24№ 3 - 1832.
4.Заявка Япониикл. А 61 В 1/00 № 3 - 46,
5.Заявка Япониикл. А 61 В 1/00, G 02 В 23/24№ 63 - 29537.
6.Заявка Япониикл. А 61 В 1/00, G 02 В 23/24№ 2 - 49096.
7.Заявка Япониикл. А 61 В 1/00, G 02 В 23/24№ 2 - 6527.
8.Заявка Япониикл. А 61 В 1/00, G 02 В 23/24№ 1 - 34049.
9.Заявка ФРГкл. А 61 В 1/00, № OS 3 522 086
10.Заявка Франции кл. А 61 В 1/00 № 2 544 978,
11.Заявка Японии кл. А 61 В 1/00, G 02 В 23/24 № 2 - 44214.
12.Заявка Японии кл. А 61 В 1/00, G 02 В 23/24 № 3 - 5809.
13.Заявка Японии кл. А 61 В 1/00, G 02 В 23/24 № 62 - 33893.
14.Заявка Японии кл. А 61 В 1/00, G 02 В 23/24 № 2 - 37167.
15.Заявка Японии кл. А 61 В 1/00, G 02 В 23/24 № 3 - 76127.
16.Заявка Японии кл. А 61 В 1/00 № 3 - 9728.
17.Заявка ФРГ кл. G 02 В 23/24 № 3 936 696.
18.Гастродуоденоскоп биопсийный, документация СГИП 3. 950. 009 (прототип)