專(zhuān)利名稱(chēng)：用于內(nèi)窺鏡的控制機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明整體涉及一種設(shè)計(jì)用于檢查身體中的內(nèi)部器官和其它結(jié)構(gòu)的醫(yī)療器械所用的控制機(jī)構(gòu)，尤其涉及可用于橫貫食道超聲心動(dòng)圖(TEE)成像所用內(nèi)窺鏡的控制機(jī)構(gòu)。
各種醫(yī)療器械設(shè)計(jì)成用于插入人體中以便檢查或映射身體中的內(nèi)部器官和其它結(jié)構(gòu)。內(nèi)窺鏡是這類(lèi)醫(yī)療器械的一種形式，其通常包括手柄和撓性軸，該軸從手柄延伸并且具有通過(guò)體腔如嘴插入身體中的遠(yuǎn)端或操作端。軸的遠(yuǎn)端包括光束或CCD陣列，或者另一種類(lèi)型的圖像接收傳感器。
為了使得軸的遠(yuǎn)端能夠進(jìn)行受控的可調(diào)節(jié)運(yùn)動(dòng)，內(nèi)窺鏡的撓性連桿設(shè)置于軸的遠(yuǎn)端并連接于設(shè)置于軸中的纜線(xiàn)或線(xiàn)上，其機(jī)械聯(lián)接于手柄的鈕上。因而，通過(guò)手動(dòng)調(diào)節(jié)鈕可以按照可控制的方式來(lái)移動(dòng)連桿，進(jìn)而移動(dòng)軸的遠(yuǎn)端。
通常，軸中設(shè)置有兩對(duì)纜線(xiàn)，其中一對(duì)用于使得軸的遠(yuǎn)端在一個(gè)平面中彎曲，而另一對(duì)用于使得軸的遠(yuǎn)端在垂直平面中彎曲。兩個(gè)可獨(dú)立轉(zhuǎn)動(dòng)的鈕設(shè)置于手柄中，并且采用一個(gè)鈕位于另一個(gè)鈕上的方式同心安裝，以便提供緊湊的設(shè)計(jì)。最上面的一個(gè)鈕通過(guò)具有與齒條接合的小齒輪的內(nèi)軸連接于一對(duì)處于共用面中的齒條上，最下面的鈕通過(guò)具有與那些齒條接合的小齒輪的外軸連接于另一對(duì)處于另一共用面中的齒條上。外軸直接圍繞內(nèi)軸設(shè)置并且與其同軸。
每個(gè)小齒輪位于相應(yīng)的相關(guān)一對(duì)的齒條之間，即齒條位于小齒輪的兩側(cè)，以便使得一個(gè)齒條的運(yùn)動(dòng)方向與另一個(gè)齒條的運(yùn)動(dòng)方向相反。其中一個(gè)鈕的轉(zhuǎn)動(dòng)引起與其相關(guān)的軸和小齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而引起與小齒輪接合的齒條的側(cè)向運(yùn)動(dòng)。由于其中一個(gè)齒條沿一個(gè)方向運(yùn)動(dòng)而另一個(gè)齒條沿相反方向運(yùn)動(dòng)，所以一條纜線(xiàn)受到牽拉而另一條纜線(xiàn)受到推動(dòng)，從而引起軸的遠(yuǎn)端轉(zhuǎn)動(dòng)。因此，通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)鈕就能夠沿任意方向調(diào)節(jié)軸的遠(yuǎn)端。
具有上述結(jié)構(gòu)的現(xiàn)有技術(shù)的內(nèi)窺鏡已經(jīng)公開(kāi)，例如美國(guó)專(zhuān)利U.S.Pat.No.4,534,339、U.S.Pat.Nos.5,479,930和5,762,067中公開(kāi)了類(lèi)似的內(nèi)窺鏡，但是使用了滑輪與纜線(xiàn)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)來(lái)代替齒條與小齒輪運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。
這種類(lèi)型的現(xiàn)有技術(shù)的內(nèi)窺鏡的問(wèn)題在于當(dāng)一個(gè)鈕及其相關(guān)的軸轉(zhuǎn)動(dòng)從而引起耦合對(duì)的齒條與連接于其上的纜線(xiàn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，這個(gè)軸轉(zhuǎn)動(dòng)所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩就傳遞至另一個(gè)軸。轉(zhuǎn)矩從一個(gè)軸傳遞至另一個(gè)軸，因而引起另一個(gè)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，這就會(huì)引起其它耦合對(duì)的齒條和連接于其上的纜線(xiàn)產(chǎn)生不合需要的運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而引起軸的遠(yuǎn)端產(chǎn)生不合需要的運(yùn)動(dòng)。本文中，轉(zhuǎn)動(dòng)力從一個(gè)軸至另一個(gè)軸的傳遞稱(chēng)作“交互耦合”。
為了克服這一問(wèn)題，現(xiàn)有技術(shù)中已提出了若干解決方案。一種解決方案包括通過(guò)提供一種用于增加軸的轉(zhuǎn)動(dòng)摩擦力的機(jī)構(gòu)而使得交互耦合最小化。附加摩擦力用于增加轉(zhuǎn)動(dòng)的總阻力，但卻不利地減少了內(nèi)窺鏡操作者可用的操作觸覺(jué)反饋。例如，在專(zhuān)利U.S.Pat.No.5,738,631中，O型圈可以設(shè)置于軸之間。存在于軸間的O型圈還用于密封內(nèi)窺鏡的內(nèi)部以防污物進(jìn)入其中。然而，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)矩通過(guò)O型圈和交互耦合而在小齒輪軸之間傳遞仍舊是個(gè)問(wèn)題。
Krauter等人(U.S.Pat.Nos.5,464,007和5,575,755)公開(kāi)了問(wèn)題的另一種解決方案，其中一個(gè)O型圈安置于外軸的固定端與圍繞著齒條和小齒輪單元的外殼框架之間，另一個(gè)O型圈設(shè)置于內(nèi)軸的固定端與外殼框架之間。O型圈的安置據(jù)稱(chēng)消除了可能通過(guò)設(shè)置于小齒輪軸之間的O型圈而在軸之間傳遞的轉(zhuǎn)矩(如U.S.Pat.No.5,738,631)。
Ouchi等人(U.S.Pat.No.4,461,282)公開(kāi)了另一種解決方案，其可能防止內(nèi)窺鏡的控制機(jī)構(gòu)中的軸之間的轉(zhuǎn)矩傳遞，其中固定圓筒固定于控制機(jī)構(gòu)的固定構(gòu)件上，并且插在軸之間。圓柱管?chē)@著圓筒設(shè)置，并形成了用于與制動(dòng)器接合以防鈕運(yùn)動(dòng)的制動(dòng)操作機(jī)構(gòu)的一部分。當(dāng)制動(dòng)機(jī)構(gòu)致動(dòng)時(shí)，鈕的轉(zhuǎn)動(dòng)都可以防止。當(dāng)制動(dòng)機(jī)構(gòu)未致動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)矩可以通過(guò)固定圓筒和周?chē)芏谳S之間傳遞。因此，轉(zhuǎn)矩傳遞防止機(jī)構(gòu)與制動(dòng)機(jī)構(gòu)形成一體，從而形成一種總體復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。而且，其缺點(diǎn)在于由于固定圓筒固定于控制機(jī)構(gòu)的固定構(gòu)件上，所以就需要大轉(zhuǎn)矩來(lái)移動(dòng)內(nèi)部鈕。就是說(shuō)，由于內(nèi)軸安置于鄰近(且表面接觸)固定圓筒處，所以?xún)?nèi)軸就難以轉(zhuǎn)動(dòng)，因?yàn)楣潭▓A筒的固定對(duì)相鄰內(nèi)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生阻力。
使用現(xiàn)有技術(shù)內(nèi)窺鏡的另一個(gè)缺點(diǎn)產(chǎn)生于內(nèi)窺鏡用來(lái)橫貫食道超聲心動(dòng)圖(TEE)成像時(shí)。對(duì)于TEE成像，通常需要內(nèi)窺鏡的軸的遠(yuǎn)端大角度運(yùn)動(dòng)，直至120°或更大。當(dāng)內(nèi)窺鏡構(gòu)造成用于為軸的轉(zhuǎn)動(dòng)提供增加的摩擦力，以便實(shí)現(xiàn)內(nèi)窺鏡的軸的遠(yuǎn)端大角度運(yùn)動(dòng)時(shí)，大的手動(dòng)力必須施加于鈕上以便克服通過(guò)軸相對(duì)于它們的安裝結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)所產(chǎn)生的阻力和轉(zhuǎn)矩。
因此，現(xiàn)有技術(shù)并未描述一種用于內(nèi)窺鏡或者類(lèi)似醫(yī)療器械的控制機(jī)構(gòu)，這種機(jī)構(gòu)消除了與控制鈕相關(guān)聯(lián)的軸之間的轉(zhuǎn)矩傳遞，還能夠使得比較小的轉(zhuǎn)動(dòng)力施加于鈕上，從而實(shí)現(xiàn)內(nèi)窺鏡的軸的遠(yuǎn)端的大角度運(yùn)動(dòng)。類(lèi)似醫(yī)療器械包括管道鏡和導(dǎo)管，本文中使用的術(shù)語(yǔ)“內(nèi)窺鏡”包括這些類(lèi)似醫(yī)療器械。
本發(fā)明的目的是提供一種用于內(nèi)窺鏡的新的、改進(jìn)型控制機(jī)構(gòu)。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種用于對(duì)TEE成像特別有用的內(nèi)窺鏡的新的、改進(jìn)型控制機(jī)構(gòu)，其中可能利用作用于按鈕上的最小轉(zhuǎn)動(dòng)力來(lái)實(shí)現(xiàn)內(nèi)窺鏡的軸的遠(yuǎn)端的大角度運(yùn)動(dòng)。
本發(fā)明的又一個(gè)目的是提供一種用于內(nèi)窺鏡的新的、改進(jìn)型控制機(jī)構(gòu)，其消除了與控制鈕相關(guān)聯(lián)的軸之間的轉(zhuǎn)矩傳遞，還能夠使得比較小的轉(zhuǎn)動(dòng)力施加于鈕上，從而實(shí)現(xiàn)內(nèi)窺鏡的軸的遠(yuǎn)端的大角度運(yùn)動(dòng)。
本發(fā)明的又一個(gè)目的是提供一種用于內(nèi)窺鏡的新的、改進(jìn)型控制機(jī)構(gòu)，其還用于密封內(nèi)窺鏡的內(nèi)部以防污物進(jìn)入其中。
為實(shí)現(xiàn)這些及其它目的，根據(jù)本發(fā)明的用于內(nèi)窺鏡的控制機(jī)構(gòu)包括框架、用于引起對(duì)內(nèi)窺鏡的撓性軸遠(yuǎn)端進(jìn)行調(diào)節(jié)的第一、第二運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)裝置，采用一個(gè)位于另一個(gè)上面的方式設(shè)置于框架上的第一、第二可獨(dú)立轉(zhuǎn)動(dòng)的控制鈕，固定于第一控制鈕上的外部小齒輪軸，固定于第二控制鈕上的內(nèi)部小齒輪軸以及設(shè)置于內(nèi)軸與外軸之間的中間軸。內(nèi)軸與外軸彼此同軸。外軸與第一運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)裝置接合以便當(dāng)?shù)谝豢刂柒o轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，使得外軸轉(zhuǎn)動(dòng)且第一運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)裝置被致動(dòng)。內(nèi)軸與第二運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)裝置接合以便當(dāng)?shù)诙刂柒o轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，使得內(nèi)軸轉(zhuǎn)動(dòng)且第二運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)裝置被致動(dòng)。
中間軸消除了軸之間的轉(zhuǎn)矩傳遞，因而一個(gè)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)不會(huì)引起其它軸的轉(zhuǎn)動(dòng)。在一個(gè)實(shí)施例中，這個(gè)目的通過(guò)固定中間軸或者使中間軸接地以防轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，可能通過(guò)銷(xiāo)連接于框架上并延伸入形成于中間軸的狹槽中來(lái)實(shí)現(xiàn)。內(nèi)窺鏡內(nèi)部的密封通過(guò)設(shè)置于中間軸與每個(gè)內(nèi)軸、外軸之間的一個(gè)或多個(gè)O型圈來(lái)提供。如果安置在中間軸與內(nèi)軸之間，那么O型圈可以安置在與中間軸的內(nèi)表面接觸的形成于內(nèi)軸中的相應(yīng)圓周槽中，如果設(shè)置在中間軸和外軸之間，O型圈也可以安置與外軸的內(nèi)表面接觸的形成于中間軸中的相應(yīng)圓周槽中。
除了在內(nèi)軸或外軸與中間軸之間提供低阻力轉(zhuǎn)動(dòng)密封之外，O型圈將轉(zhuǎn)矩從內(nèi)軸或外軸傳遞至中間軸，該中間軸接地以防轉(zhuǎn)動(dòng)，從而不能將轉(zhuǎn)矩傳遞至其它軸。因而，就獲得了非交互耦合式控制機(jī)構(gòu)，其中一個(gè)控制鈕及其相關(guān)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)其它控制鈕及相關(guān)軸沒(méi)有任何影響。因而，有效地防止了當(dāng)一個(gè)運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)裝置被致動(dòng)時(shí)另一個(gè)運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)裝置不合需要地致動(dòng)。
為了將內(nèi)軸和外軸可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝于框架上，可以使用球軸承。一組球軸承設(shè)置于框架與外軸之間以便將外軸可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝于框架上。另一組球軸承設(shè)置于外軸與中間軸之間以便使得外軸能夠相對(duì)于中間軸轉(zhuǎn)動(dòng)。又一組球軸承設(shè)置于中間軸與內(nèi)軸之間以便使得內(nèi)軸能夠相對(duì)于中間軸轉(zhuǎn)動(dòng)。
在一個(gè)實(shí)施例中，中間軸沿軸向不受限制因而其沿軸向的運(yùn)動(dòng)能夠受到限制(盡管轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)受約束)。因此，中間軸能夠在O型圈上沿軸向運(yùn)動(dòng)，盡管這種運(yùn)動(dòng)并非有意給予中間軸。通過(guò)設(shè)計(jì)與構(gòu)造控制機(jī)構(gòu)的軸及其它部件，中間軸沿軸向的運(yùn)動(dòng)可以受到限制。在一個(gè)實(shí)施例中，至少一個(gè)硬質(zhì)墊片設(shè)置于固定在框架上的螺母和球軸承之間，球軸承設(shè)置于外軸與框架之間以便容許中間軸浮動(dòng)。
在另一個(gè)實(shí)施例中，將外軸安裝于框架上的球軸承為預(yù)載型，其代替了硬質(zhì)墊片，預(yù)載彈簧設(shè)置于球軸承與螺母之間以便通過(guò)對(duì)這種軸向運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生大的阻力來(lái)防止中間軸的任何軸向運(yùn)動(dòng)。
通過(guò)閱讀參看附圖進(jìn)行的以下描述，可以更好地理解本發(fā)明以及本發(fā)明的其它目的和優(yōu)點(diǎn)，其中相同的參考數(shù)字表示相同的元件，其中

圖1是根據(jù)本發(fā)明的用于內(nèi)窺鏡的控制機(jī)構(gòu)的俯視圖；圖2是圖1中所示的控制機(jī)構(gòu)沿線(xiàn)2-2剖開(kāi)的剖視圖；圖3是圖1中所示的一部分控制機(jī)構(gòu)的放大視圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明的控制機(jī)構(gòu)的另一個(gè)實(shí)施例的局部放大視圖；參看附圖，其中相同的參考數(shù)字是指相同或類(lèi)似的元件。圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的用于內(nèi)窺鏡的控制機(jī)構(gòu)10，其包括設(shè)置于共用面中的第一對(duì)齒條12和設(shè)置于另一個(gè)共用面中的第二對(duì)齒條14?？刂茩C(jī)構(gòu)10設(shè)置成與內(nèi)窺鏡的控制頭或控制手柄連接，其外殼并未示出?？刂祁^連接于撓性軸或胃窺鏡(未示出)上，其插入體腔中以便檢查內(nèi)部器官或其它內(nèi)部結(jié)構(gòu)。
本領(lǐng)域內(nèi)眾所周知，齒條12、14各連接于一條纜線(xiàn)(未示出)上，其使得設(shè)置于軸的遠(yuǎn)端的內(nèi)窺鏡的撓性連桿致動(dòng)，因而齒條12、14的運(yùn)動(dòng)就引起所聯(lián)接的纜線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而引起內(nèi)窺鏡的軸的遠(yuǎn)端運(yùn)動(dòng)?？梢允褂闷渌\(yùn)動(dòng)傳動(dòng)裝置來(lái)代替齒條12、14，這些傳動(dòng)裝置用于將轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成內(nèi)窺鏡的軸的遠(yuǎn)端的運(yùn)動(dòng)，它們包括本領(lǐng)域已知的那些內(nèi)窺鏡傳動(dòng)裝置，如纜線(xiàn)和滑輪。
控制機(jī)構(gòu)10包括外殼或框架16，第一、外部控制鈕18和第二、內(nèi)部控制鈕20，其中第二控制鈕20設(shè)置于第一控制鈕18下面且與其同心?？刂柒o18、20可以獨(dú)立轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝著，即一個(gè)控制鈕的轉(zhuǎn)動(dòng)不會(huì)引起另一個(gè)控制鈕的轉(zhuǎn)動(dòng)。
第一控制鈕18連接于第一可轉(zhuǎn)動(dòng)小齒輪軸22上，其包括通過(guò)第二控制鈕20中的開(kāi)口延伸的軸部分24，和與最下面的一對(duì)齒條14接合的小齒輪部分26。第一控制鈕18的轉(zhuǎn)動(dòng)引起第一小齒輪軸22的轉(zhuǎn)動(dòng)，第一小齒輪軸22的轉(zhuǎn)動(dòng)又引起齒條14的運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而引起一個(gè)平面中的內(nèi)窺鏡的撓性軸的遠(yuǎn)端運(yùn)動(dòng)，例如，在水平面中向左或右運(yùn)動(dòng)。
第二控制鈕20連接于第二可轉(zhuǎn)動(dòng)小齒輪軸28上，其包括圍繞著第一小齒輪軸22的軸部分24延伸并與其同軸的管狀軸部分30，和與最上面的一對(duì)齒條12接合的小齒輪部分32。第二控制鈕20的轉(zhuǎn)動(dòng)引起第二小齒輪軸28的轉(zhuǎn)動(dòng)，第二小齒輪軸28的轉(zhuǎn)動(dòng)又引起齒條12的運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而引起內(nèi)窺鏡的撓性軸的遠(yuǎn)端沿不同于由齒條14運(yùn)動(dòng)所引起的運(yùn)動(dòng)方向的方向運(yùn)動(dòng)，通常在垂直于由齒條14所引起的運(yùn)動(dòng)方向的平面中，例如，在垂直面中向上和向下運(yùn)動(dòng)。
由于第一小齒輪軸22的軸部分24位于第二小齒輪28的軸部分30中，所以第一小齒輪軸22將被視作內(nèi)軸(下面將稱(chēng)作內(nèi)軸)，其中第一控制鈕18為內(nèi)或上控制鈕，而第二小齒輪軸28將被視作外軸(下面將稱(chēng)作外軸)，其中第二控制鈕20為外或下控制鈕。這在本領(lǐng)域中非常常見(jiàn)。
根據(jù)本發(fā)明，中間軸34設(shè)置于內(nèi)部小齒輪軸22與外部小齒輪軸28之間以便減少并理想地防止內(nèi)部小齒輪軸22與外部小齒輪軸28之間的轉(zhuǎn)矩傳遞。就是說(shuō)，在現(xiàn)有技術(shù)中，O型圈通常用于密封內(nèi)部與外部同軸的小齒輪軸之間的空間，并且與內(nèi)軸和外軸都接觸，因而在一個(gè)小齒輪軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)力矩就通過(guò)O型圈傳遞至另一個(gè)小齒輪軸，從而引起內(nèi)窺鏡的遠(yuǎn)端不合需要的運(yùn)動(dòng)。
通過(guò)在內(nèi)部小齒輪軸22與外部小齒輪軸28之間插入可轉(zhuǎn)動(dòng)接地的中間軸34并且在中間軸34與內(nèi)軸22和外軸28之間提供O型圈42、46，本發(fā)明就消除了在一個(gè)小齒輪軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的力矩通過(guò)O型圈傳遞至另一個(gè)小齒輪軸的可能性。由于中間軸34的存在，所以其中一個(gè)小齒輪軸22、28的轉(zhuǎn)動(dòng)將不會(huì)引起其它小齒輪軸22、28的轉(zhuǎn)動(dòng)，因而防止了齒條12、14的不合需要的運(yùn)動(dòng)。
中間軸34具有在內(nèi)軸22的軸部分24延伸并與其同軸的管狀部分和擋圈36。管狀部分延伸全部通過(guò)外部小齒輪軸28的軸部分30并與其同軸。在中間軸32的一個(gè)軸端處，擋圈36設(shè)置于內(nèi)部小齒輪軸22的凸緣38與外部小齒輪軸28之間，而中間軸34的相反的軸端設(shè)置于第二控制鈕20的凹槽40中。
將中間軸34接地以防轉(zhuǎn)動(dòng)可以通過(guò)將銷(xiāo)58安裝于框架16上(參看圖3和4)來(lái)提供。銷(xiāo)58裝配入形成于中間軸34中的狹槽60中，并擰入框架16中。當(dāng)允許中間軸34軸向運(yùn)動(dòng)時(shí)，狹槽60以令轉(zhuǎn)動(dòng)受到約束為目標(biāo)?？梢允褂闷渌糜趯⒅虚g軸34接地或固定以防轉(zhuǎn)動(dòng)的結(jié)構(gòu)來(lái)代替銷(xiāo)58。
小伸展的O型圈42、46減少了控制機(jī)構(gòu)10所需轉(zhuǎn)矩的量值而仍舊能提供內(nèi)窺鏡內(nèi)部的密封。O型圈42設(shè)置在形成于內(nèi)部小齒輪軸22的外表面上的圓周槽44中并與中間軸34的內(nèi)表面接觸。O型圈42在內(nèi)部小齒輪軸22與中間軸34之間提供了低阻力的轉(zhuǎn)動(dòng)密封。O型圈46設(shè)置在形成于中間軸34的外表面上的圓周槽48中并與外部小齒輪軸28的內(nèi)表面接觸(參看圖2)。O型圈46在外部小齒輪軸28與中間軸34之間提供了低阻力的轉(zhuǎn)動(dòng)密封。
當(dāng)?shù)诙刂柒o20轉(zhuǎn)動(dòng)而引起相關(guān)聯(lián)的外部小齒輪軸28轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，外部小齒輪軸28相對(duì)于中間軸34的轉(zhuǎn)動(dòng)引起轉(zhuǎn)矩傳遞至O型圈46，并通過(guò)O型圈46施加于中間軸34上。然而，轉(zhuǎn)矩并未傳遞至內(nèi)部小齒輪軸22上，因而就防止了第二控制鈕20的手動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)與第一控制鈕18及相關(guān)聯(lián)的內(nèi)部小齒輪軸22的轉(zhuǎn)動(dòng)之間的交互耦合。類(lèi)似地，當(dāng)?shù)谝豢刂柒o18轉(zhuǎn)動(dòng)而引起相關(guān)聯(lián)的內(nèi)部小齒輪軸22轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，內(nèi)部小齒輪軸22相對(duì)于中間軸34的轉(zhuǎn)動(dòng)引起轉(zhuǎn)矩傳遞至O型圈42，并通過(guò)O型圈42施加于中間軸34上。然而，轉(zhuǎn)矩并未傳遞至外部小齒輪軸28上，因而就防止了第一控制鈕18的手動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)與第二控制鈕20及相關(guān)聯(lián)的外部小齒輪軸28的轉(zhuǎn)動(dòng)之間的交互耦合。
這樣就獲得了“非交互耦合”控制機(jī)構(gòu)，在這種控制機(jī)構(gòu)中，一個(gè)軸及相關(guān)聯(lián)控制鈕的轉(zhuǎn)動(dòng)不會(huì)通過(guò)軸之間的轉(zhuǎn)矩傳動(dòng)而引起其它軸及相關(guān)聯(lián)控制鈕的轉(zhuǎn)動(dòng)。由于根據(jù)本發(fā)明的控制機(jī)構(gòu)提供了非交互耦合，所以控制鈕18、20之間沒(méi)有交互作用，即一個(gè)控制鈕不會(huì)與另一個(gè)控制鈕發(fā)生交互作用，從而可以防止內(nèi)窺鏡遠(yuǎn)端的不合需要的運(yùn)動(dòng)。
O型圈42、46的存在并未對(duì)內(nèi)部小齒輪軸22或外部小齒輪軸28產(chǎn)生大阻力，因而需要較低的轉(zhuǎn)矩來(lái)克服由O型圈42、46所提供的密封力并轉(zhuǎn)動(dòng)控制鈕18、20。在優(yōu)選的實(shí)施例中，O型圈42、46的直徑約為0.05英寸，并在小齒輪軸22和中間軸34上被拉伸到約為原始直徑的60％至70％。然而，可以使用更大或更小的O型圈。拉伸O型圈42、46就減少了零件與零件之間模制直徑的變化，因此O型圈42、46的原始直徑中的變化并未對(duì)控制機(jī)構(gòu)10的構(gòu)造產(chǎn)生不利影響。
控制機(jī)構(gòu)10還包括低摩擦、任選預(yù)載的球軸承50，其設(shè)置于框架16與外部小齒輪軸28之間以便將外部小齒輪軸28可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝于框架16上。球軸承52也設(shè)置于外部小齒輪軸28與中間軸34之間，以便使得外部小齒輪軸28能夠相對(duì)于中間軸34轉(zhuǎn)動(dòng)。外部小齒輪軸28固定于球軸承50、52上。附加球軸承54設(shè)置于中間軸34與內(nèi)部小齒輪軸22之間以便使得內(nèi)部小齒輪軸22能夠相對(duì)于中間軸34轉(zhuǎn)動(dòng)。球軸承56設(shè)置于內(nèi)部小齒輪軸22與框架16之間，以便將內(nèi)部小齒輪軸22可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝于框架16上。內(nèi)部小齒輪軸22固定于球軸承54、56上。可以使用其它能夠使得同軸結(jié)構(gòu)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的裝置來(lái)代替球軸承50、52、54、56。
在圖3中所示的一個(gè)實(shí)施例中，中間軸34接地以防轉(zhuǎn)動(dòng)，但是沿軸向并未受到約束，因而中間軸34可能發(fā)生軸向運(yùn)動(dòng)，即中間軸34可以沿軸向浮動(dòng)。將中間軸34用墊片墊起以便將其浮動(dòng)減少至幾乎為零。在這點(diǎn)上，一個(gè)或多個(gè)硬質(zhì)墊片64可以提供于軸承50與框架16之間以便實(shí)現(xiàn)最小的軸向間隙，即容許中間軸34軸向運(yùn)動(dòng)。優(yōu)選地，墊片64的尺寸使得容許軸向間隙為約0.001英寸至0.010英寸，盡管可以預(yù)見(jiàn)或大或小皆可。螺母68限制著硬質(zhì)墊片64。
附加O型圈62可以在外部小齒輪軸28上拉伸以便在外部小齒輪軸28與固定于框架16上的螺母68之間提供密封。在圖4所示的實(shí)施例中，可以提供預(yù)載中間軸來(lái)代替浮動(dòng)式中間軸。在這個(gè)實(shí)施例中，硬質(zhì)墊片64可以由預(yù)載彈簧66來(lái)代替，例如波狀墊圈彈簧，其在軸承50的外座圈上預(yù)加載荷以便消除任何軸向間隙。因此，盡管中間軸不會(huì)浮動(dòng)，但是其并未軸向接地。
盡管本文中已經(jīng)參看附圖對(duì)本發(fā)明的所示實(shí)施例進(jìn)行了描述，但是應(yīng)該理解本發(fā)明并不限于這些精確的實(shí)施例，在不背離本發(fā)明的范圍及精神實(shí)質(zhì)的情況下，本發(fā)明所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明可以作出多種其它變動(dòng)與變型。例如，盡管根據(jù)本發(fā)明的控制機(jī)構(gòu)描述成用于內(nèi)窺鏡中，但是可以預(yù)料該控制機(jī)構(gòu)可以用于其它醫(yī)療或非醫(yī)療裝置中，其中運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)裝置可以由具有同軸的控制鈕來(lái)控制。
權(quán)利要求
1.一種用于具有撓性軸的內(nèi)窺鏡的控制機(jī)構(gòu)，包括框架；用于引起對(duì)撓性軸遠(yuǎn)端進(jìn)行調(diào)節(jié)的第一、第二運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)裝置；第一控制鈕；第一可轉(zhuǎn)動(dòng)小齒輪軸，其可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝于所述框架上并固定于所述第一控制鈕上，所述第一小齒輪軸與所述第一運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)裝置接合，以便當(dāng)所述第一控制鈕轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，使得所述第一小齒輪軸轉(zhuǎn)動(dòng)且第一運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)裝置被致動(dòng)；可獨(dú)立于第一控制鈕轉(zhuǎn)動(dòng)的第二控制鈕；第二可轉(zhuǎn)動(dòng)小齒輪軸，其固定于所述第二控制鈕上并與所述第一小齒輪軸同軸，所述第二小齒輪軸與所述第二運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)裝置接合以便當(dāng)所述第二控制鈕轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，使得所述第二小齒輪軸轉(zhuǎn)動(dòng)且所述第二運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)裝置被致動(dòng)；以及中間軸，其至少部分地設(shè)置于所述第二小齒輪軸的內(nèi)側(cè)且至少部分地圍繞所述第一小齒輪軸，所述中間軸設(shè)置成用于減少所述第一與第二小齒輪軸之間的轉(zhuǎn)矩傳遞，以便使得第一與第二小齒輪軸中一個(gè)的轉(zhuǎn)動(dòng)不會(huì)引起所述第一與第二小齒輪軸中另一個(gè)的轉(zhuǎn)動(dòng)；所述中間軸沿軸向不受限制以便使得中間軸可能沿軸向運(yùn)動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制機(jī)構(gòu)，還包括至少一個(gè)O型圈，其設(shè)置于所述第一小齒輪軸上并與所述中間軸接觸，以便使得通過(guò)所述第一小齒輪軸傳遞至所述至少一個(gè)O型圈上的轉(zhuǎn)矩施加于所述中間軸上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的控制機(jī)構(gòu)，其中所述第一小齒輪軸包括至少一個(gè)用于容放所述至少一個(gè)O型圈中相應(yīng)一個(gè)的圓周槽。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的控制機(jī)構(gòu)，其中所述至少一個(gè)O型圈設(shè)置成用于提供所述第一小齒輪軸與所述中間軸之間的轉(zhuǎn)動(dòng)密封。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制機(jī)構(gòu)，還包括至少一個(gè)O型圈，其設(shè)置于所述中間軸上并與所述第二小齒輪軸接觸，以便使得通過(guò)所述第二小齒輪軸傳遞至所述至少一個(gè)O型圈上的轉(zhuǎn)矩施加于所述中間軸上。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的控制機(jī)構(gòu)，其中所述中間軸包括至少一個(gè)用于容放所述至少一個(gè)O型圈中相應(yīng)一個(gè)的圓周槽。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的控制機(jī)構(gòu)，其中所述至少一個(gè)O型圈設(shè)置成用于提供所述第二小齒輪軸與所述中間軸之間的轉(zhuǎn)動(dòng)密封。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制機(jī)構(gòu)，還包括第一O型圈和第二O型圈，第一O型圈設(shè)置于所述第一小齒輪軸上并與所述中間軸接觸，以便使得通過(guò)所述第一小齒輪軸傳遞至所述至少一個(gè)O型圈上的轉(zhuǎn)矩施加于所述中間軸上，第二O型圈設(shè)置于所述中間軸上并與所述第二小齒輪軸接觸，以便使得通過(guò)所述第二小齒輪軸傳遞至所述至少一個(gè)O型圈上的轉(zhuǎn)矩施加于所述中間軸上。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制機(jī)構(gòu)，還包括用于固定所述中間軸以防轉(zhuǎn)動(dòng)的固定裝置。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的控制機(jī)構(gòu)，其中所述固定裝置包括銷(xiāo)，該銷(xiāo)連接于所述框架上并延伸入形成于所述中間軸中的狹槽上。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制機(jī)構(gòu)，還包括球軸承，它們?cè)O(shè)置于所述第二小齒輪軸與所述中間軸之間以便使得所述第二小齒輪軸能夠相對(duì)于所述中間軸轉(zhuǎn)動(dòng)，以及設(shè)置于所述中間軸與所述第一小齒輪軸之間以便使得所述第一小齒輪軸能夠相對(duì)于所述中間軸轉(zhuǎn)動(dòng)。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制機(jī)構(gòu)，還包括固定于所述框架上的螺母、球軸承和至少一個(gè)硬質(zhì)墊片，其中這些球軸承設(shè)置于所述第二小齒輪軸與所述框架之間以便將所述第二小齒輪軸可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝于所述框架上，硬質(zhì)墊片設(shè)置于所述螺母與所述球軸承之間以便允許所述中間軸浮動(dòng)。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制機(jī)構(gòu)，還包括固定于所述框架上的螺母、球軸承和預(yù)載彈簧，其中這些球軸承設(shè)置于所述第二小齒輪軸與所述框架之間以便將所述第二小齒輪軸可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝于所述框架上，預(yù)載彈簧設(shè)置于所述螺母與所述球軸承之間，所述球軸承可以預(yù)加載荷。
14.一種用于具有撓性軸的內(nèi)窺鏡的控制和密封機(jī)構(gòu)，包括框架；用于引起對(duì)撓性軸遠(yuǎn)端進(jìn)行調(diào)節(jié)的第一、第二運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)裝置；第一控制鈕；第一可轉(zhuǎn)動(dòng)小齒輪軸，其可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝于所述框架上并固定于所述第一控制鈕上，所述第一小齒輪軸與所述第一運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)裝置接合，以便當(dāng)所述第一控制鈕轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，使得所述第一小齒輪軸轉(zhuǎn)動(dòng)且第一運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)裝置被致動(dòng)；可獨(dú)立于第一控制鈕轉(zhuǎn)動(dòng)的第二控制鈕；第二可轉(zhuǎn)動(dòng)小齒輪軸，其固定于所述第二控制鈕上并與所述第一小齒輪軸同軸，所述第二小齒輪軸與所述第二運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)裝置接合以便當(dāng)所述第二控制鈕轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，使得所述第二小齒輪軸轉(zhuǎn)動(dòng)且所述第二運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)裝置被致動(dòng)；中間軸，其至少部分地設(shè)置于所述第二小齒輪軸的內(nèi)側(cè)且至少部分地圍繞所述第一小齒輪軸，以及至少一個(gè)O型圈，其設(shè)置成與所述中間軸和所述第一、第二小齒輪軸中的一個(gè)接觸，以便使得通過(guò)所述第一或第二小齒輪軸傳遞至所述至少一個(gè)O型圈上的轉(zhuǎn)矩施加于所述中間軸上，并減少所述第一與第二小齒輪軸之間的轉(zhuǎn)矩傳遞，所述至少一個(gè)O型圈設(shè)置成用于提供所述中間軸與所述第一、第二小齒輪軸中的一個(gè)之間的轉(zhuǎn)動(dòng)密封。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的機(jī)構(gòu)，其中所述至少一個(gè)O型圈設(shè)置于所述中間軸上并與所述第二小齒輪軸接觸，以便使得通過(guò)所述第二小齒輪軸傳遞至所述至少一個(gè)O型圈上的轉(zhuǎn)矩施加于所述中間軸上。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的機(jī)構(gòu)，其中所述中間軸包括至少一個(gè)用于容放所述至少一個(gè)O型圈中相應(yīng)一個(gè)的圓周槽。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的機(jī)構(gòu)，其中所述至少一個(gè)O型圈設(shè)置于所述第一小齒輪軸上并與其接觸，以便使得通過(guò)所述第一小齒輪軸傳遞至所述至少一個(gè)O型圈上的轉(zhuǎn)矩施加于所述中間軸上。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的機(jī)構(gòu)，其中所述第一小齒輪軸包括至少一個(gè)用于容放所述至少一個(gè)O型圈中相應(yīng)一個(gè)的圓周槽。
19.根據(jù)權(quán)利要求14所述的機(jī)構(gòu)，其中所述至少一個(gè)O型圈包括第一O型圈和第二O型圈，其中第一O型圈設(shè)置于所述中間軸上并與所述第二小齒輪軸接觸，以便使得通過(guò)所述第二小齒輪軸傳遞至所述至少一個(gè)O型圈上的轉(zhuǎn)矩施加于所述中間軸上，第二O型圈設(shè)置于所述第一小齒輪軸上并與其接觸，以便使得通過(guò)所述第一小齒輪軸傳遞至所述至少一個(gè)O型圈上的轉(zhuǎn)矩施加于所述中間軸上。
20.根據(jù)權(quán)利要求14所述的機(jī)構(gòu)，還包括固定于所述框架上的螺母、球軸承和至少一個(gè)硬質(zhì)墊片，其中這些球軸承設(shè)置于所述第二小齒輪軸與所述框架之間以便將所述第二小齒輪軸可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝于所述框架上，硬質(zhì)墊片設(shè)置于所述螺母與所述球軸承之間以便允許所述中間軸浮動(dòng)。
21.根據(jù)權(quán)利要求14所述的機(jī)構(gòu)，還包括固定于所述框架上的螺母、球軸承和預(yù)載彈簧，其中這些球軸承設(shè)置于所述第二小齒輪軸與所述框架之間以便將所述第二小齒輪軸可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝于所述框架上，預(yù)載彈簧設(shè)置于所述螺母與所述球軸承之間，所述球軸承可以預(yù)加載荷。
全文摘要
一種用于內(nèi)窺鏡的控制機(jī)構(gòu)(10)，其包括第一、第二可獨(dú)立轉(zhuǎn)動(dòng)的控制鈕(18、20)，固定于第一控制鈕(18)上的內(nèi)部小齒輪軸(22)，固定于第二控制鈕(20)上且與內(nèi)軸(22)同軸的外部小齒輪軸(28)，以及中間軸(34)，該中間軸至少部分地設(shè)置于外軸(28)的內(nèi)側(cè)且至少部分地圍繞內(nèi)軸(22)。中間軸(34)與內(nèi)軸(22)、外軸(28)之間的O型圈(42、46)密封著內(nèi)窺鏡的內(nèi)部，并且將轉(zhuǎn)矩從內(nèi)軸(22)和外軸(28)傳遞至中間軸(34)，中間軸(34)接地以防轉(zhuǎn)動(dòng)，因而不能將轉(zhuǎn)矩傳遞至其它軸(22、28)。這就獲得了非交互耦合式控制機(jī)構(gòu)，其中一個(gè)控制鈕及其相關(guān)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)其它控制鈕及相關(guān)軸沒(méi)有任何影響。
文檔編號(hào)A61B1/005GK1688241SQ03824041
公開(kāi)日2005年10月26日 申請(qǐng)日期2003年9月8日 優(yōu)先權(quán)日2002年10月11日
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