RU2031622C1

RU2031622C1 - Flexible controllable tube for endoscope

Info

Publication number: RU2031622C1
Application number: RU93003232A
Authority: RU
Inventors: Ю.В. Юдин; И.А. Краснов; А.И. Сарелайнен; С.В. Храбров
Original assignee: Институт точной механики и оптики
Priority date: 1993-01-18
Filing date: 1993-01-18
Publication date: 1995-03-27

Abstract

FIELD: optical instrument making. SUBSTANCE: flexible controllable tube for endoscope has a row of mutually connected by control wires cup-shaped annular members, arranged with possibility of overlapping of an outer surface of a previous member by an inner surface of a subsequent member. Annular grooves are provided on the outer surface of the annular member for mounting a base of the subsequent member. The control wires are in the form of a belt with a trough like cross section, mounted in parallel with a lengthwise axis of the tube and turned by its convex surface to outside. The annular grooves are made in a mean portion of the outer surface of the annular members. The outer edges of the belt are rolled-in to an inner diameter. EFFECT: enhanced quality of flexible controllable tube for endoscope due to provision of its longitudinal rigidity and due to elimination of a residual torque according to the above mentioned structure of the tube. 3 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к оптическому приборостроению, в частности к тем приборам, которые служат для осмотра и терапии полых органов и полостей тела в медицине, для осмотра труднодоступных полых пространств в технических изделиях. The invention relates to optical instrumentation, in particular to those devices that serve for the examination and treatment of hollow organs and body cavities in medicine, for the inspection of hard-to-reach hollow spaces in technical products.

Известна гибкая управляемая трубка для эндоскопа [1], содержащая эластичную оболочку, внутри которой расположены последовательно соединенные трубчатые звенья с проходящими внутри тросами управления и шарнирные элементы, причем каждое звено выполнено с торцовым углублением и расточкой, шарнирный элемент выполнен в виде цилиндрического ролика с торцовыми головками, при этом в противоположных расточках двух смежных звеньев размещена цилиндрическая часть шарнирного элемента, одна из торцовых головок расположена в углублении, другие контактируют с внутренней поверхностью трубчатого звена. Known flexible controllable tube for an endoscope [1], containing an elastic sheath, inside of which are located consecutively connected tubular links with control cables and hinge elements inside, each link being made with an end recess and a bore, the hinge element is made in the form of a cylindrical roller with end heads while the cylindrical part of the hinge element is placed in opposite bores of two adjacent links, one of the end heads is located in the recess, the other ends aktiruyut with the inner surface of the tubular member.

Недостатками данной трубки являются ограниченные функциональные возможности из-за того, что с помощью данной трубки невозможно вести панорамный обзор исследуемой полости; нетехнологичность конструкции, так как для работы необходимы два типа элементов (звенья и ролики), находящиеся в зацеплении друг с другом, что требует качественной обработки сопрягаемых поверхностей. The disadvantages of this tube are limited functionality due to the fact that with the help of this tube it is impossible to conduct a panoramic view of the investigated cavity; low-tech design, since two types of elements (links and rollers) are engaged with each other, which requires high-quality machining of mating surfaces.

Известна гибкая управляемая трубка для эндоскопа [2], оснащенная кольцами, связанными между собой посредством соединительных элементов и управляющими тросами, причем соединительные элементы выполнены упругими, длина их равна длине гибкой трубки, а боковые поверхности колец имеют пазы для размещения соединительных элементов. A flexible controlled tube for an endoscope [2] is known, equipped with rings interconnected by connecting elements and control cables, the connecting elements being made elastic, their length is equal to the length of the flexible tube, and the side surfaces of the rings have grooves for accommodating the connecting elements.

Недостатком данной трубки является недостаточная надежность в экстремальных условиях эксплуатации, когда возможно разрушение защитной оболочки. The disadvantage of this tube is the lack of reliability in extreme operating conditions, when the destruction of the protective shell is possible.

Известна также гибкая управляемая трубка для эндоскопа [3], оснащенная основными кольцами с внешней боковой поверхностью сферической формы, связанными между собой упругими элементами и управляющими тросами, причем между основными кольцами размещены цилиндрические кольца, перекрывающие поверхность основных колец. A flexible controllable tube for an endoscope [3] is also known, equipped with main rings with an outer spherical lateral surface, interconnected by elastic elements and control cables, and cylindrical rings overlapping the surface of the main rings are placed between the main rings.

Недостатками данной трубки являются сложность конструкции из-за наличия звеньев двух типов, ограниченная надежность из-за использования упругих звеньев, наличие остаточного крутящего момента. The disadvantages of this tube are the design complexity due to the presence of two types of links, limited reliability due to the use of elastic links, and the presence of residual torque.

Задача решается путем обеспечения продольной жесткости и исключения остаточного вращающего момента. The problem is solved by providing longitudinal stiffness and eliminating residual torque.

Это достигается тем, что в гибкой управляемой трубке для эндоскопа, содержащей ряд связанных между собой посредством управляющих тросов кольцевых элементов, последние выполнены чашеобразной формы и установлены с возможностью перекрытия внешней поверхности предыдущего элемента внутренней поверхностью последующего элемента, дополнительно на внешней поверхности кольцевых элементов выполнены кольцевые канавки для установки основания последующего элемента, управляющие тросы выполнены в виде ленты с поперечным сечением желобообразной формы, установленной параллельно продольной оси трубки выпуклостью наружу. Дополнительно кольцевые канавки выполнены в средней части наружной поверхности кольцевого элемента. Наружные края ленты завальцованы на внутренний диаметр. This is achieved by the fact that in a flexible controlled tube for an endoscope containing a number of annular elements interconnected by means of control cables, the latter are cup-shaped and installed with the possibility of overlapping the outer surface of the previous element with the inner surface of the subsequent element, additionally, annular grooves are made on the outer surface of the annular elements to install the base of the subsequent element, the control cables are made in the form of a tape with a cross-section trough shape, installed parallel to the longitudinal axis of the tube bulge outwardly. Additionally, the annular grooves are made in the middle part of the outer surface of the annular element. The outer edges of the tape are rolled to an inner diameter.

Сущность изобретения заключается в следующем. The invention consists in the following.

В известном техническом решении гибкой управляемой трубки для обеспечения продольной жесткости необходимо управляющие тросы держать натянутыми, что дополнительно нагружает трос управления. При заданном материале троса управления дополнительная нагрузка приводит к увеличению его наружного диаметра, а следовательно, и к увеличению наружного диаметра трубки. Для увеличения внутреннего диаметра трубки при неизменном ее наружном диаметре, а также при увеличении прочности управляющего троса при заданном материале троса и площади его поперечного сечения предложено изготавливать трос управления в виде ленты желобообразной формы с выполнением соответствующих отверстий в кольцевых элементах чашеобразной формы. Для обеспечения продольной жесткости на наружной поверхности кольцевых элементов выполнены кольцевые канавки. Продольная жесткость повышается также выполнением тросов управления в виде желобообразной ленты. In the known technical solution of a flexible controlled tube to ensure longitudinal stiffness, it is necessary to keep the control cables taut, which additionally loads the control cable. With a given control cable material, an additional load leads to an increase in its outer diameter, and, consequently, to an increase in the outer diameter of the tube. To increase the inner diameter of the tube with its outer diameter unchanged, as well as to increase the strength of the control cable for a given material of the cable and its cross-sectional area, it is proposed to produce a control cable in the form of a gutter-shaped tape with the corresponding holes in the ring-shaped cup-shaped elements. To ensure longitudinal rigidity, annular grooves are made on the outer surface of the annular elements. Longitudinal stiffness is also increased by the implementation of control cables in the form of a gutter-shaped tape.

Отличительными признаками предложенной трубки являются выполнение кольцевых элементов чашеобразной. Установка кольцевых элементов с возможностью перекрытия внешней поверхности предыдущего элемента внутренней поверхностью последующего элемента, выполнение на внешней поверхности кольцевых элементов кольцевых канавок, выполнение управляющих тросов в виде ленты с поперечным сечением желобообразной формы, установка ленты параллельно продольной оси трубки выпуклостью наружу, выполнение кольцевых канавок в средней части наружной поверхности кольцевого элемента, завальцовка наружных краев ленты на внутренний диаметр. Distinctive features of the proposed tube are the implementation of the annular cup-shaped elements. Installing ring elements with the possibility of overlapping the outer surface of the previous element with the inner surface of the next element, making annular grooves on the outer surface of the annular elements, making control cables in the form of a tape with a cross-section of a groove-shaped shape, installing the tape parallel to the longitudinal axis of the tube with the bulge outward, making ring grooves in the middle parts of the outer surface of the annular element, rolling of the outer edges of the tape to an inner diameter.

Использование данных признаков позволяет исключить вращающий момент, повысить продольную устойчивость при сборке, уменьшить наружный диаметр трубки при неизменном внутреннем диаметре или увеличить внутренний диаметр при неизменном наружном диаметре, увеличить прочность управляющего троса. Using these features allows you to exclude torque, increase longitudinal stability during assembly, reduce the outer diameter of the tube with a constant inner diameter or increase the inner diameter with a constant outer diameter, increase the strength of the control cable.

На фиг. 1 изображена гибкая управляемая трубка для эндоскопа; на фиг. 2 показан кольцевой элемент чашеобразной формы; на фиг. 3 - управляющий трос, выполненный в виде ленты желобообразной формы; на фиг. 4 - управляющий трос, поперечный разрез; на фиг. 5 - вариант выполнения управляющего троса с завальцовкой наружных краев ленты внутрь; на фиг. 6 - изгиб управляемой трубки со смещением кольцевых элементов относительно друг друга. In FIG. 1 shows a flexible controllable tube for an endoscope; in FIG. 2 shows a cup-shaped annular element; in FIG. 3 - control cable, made in the form of a ribbon of a gutter-shaped form; in FIG. 4 - control cable, cross section; in FIG. 5 is an embodiment of a control cable with rolling of the outer edges of the tape inward; in FIG. 6 - bending of the controlled tube with the displacement of the annular elements relative to each other.

Гибкая управляемая трубка для эндоскопа (фиг. 1) содержит кольцевые элементы 1 чашеобразной формы, установленные с вероятностью перекрытия внешней поверхности предыдущего элемента 1 внутренней поверхностью последующего элемента 1. В кольцевом элементе выполнены четыре симметричных отверстия 2 (фиг. 2). Управляющие тросы 3 закреплены в кольце 4 на дистальном конце трубки, пропущены через отверстия 2 кольцевых элементов 1 и кольцо 5 на другом конце трубки. В кольце 5 закреплены торцы оплеток 6 Боудена. Управляющие тросы 3 проходят через эти оплетки к тягам механизма управления (не показан). Кольцевые элементы 1 могут быть помещены внутри эластичной оболочки (не показана). Flexible controlled tube for the endoscope (Fig. 1) contains annular elements 1 of a cup-shaped shape, installed with the probability of overlapping the outer surface of the previous element 1 with the inner surface of the subsequent element 1. Four symmetrical holes 2 are made in the annular element (Fig. 2). The control cables 3 are fixed in the ring 4 at the distal end of the tube, passed through the holes 2 of the ring elements 1 and the ring 5 at the other end of the tube. In the ring 5 fixed ends of the braids 6 Bowden. The control cables 3 pass through these braids to the rods of the control mechanism (not shown). Ring elements 1 may be placed inside an elastic sheath (not shown).

Кольцевой элемент 1 (фиг. 2) выполнен чашеобразной формы в виде шарового сектора второго рода или шарового слоя (Математический энциклопедический словарь. М.: Сов.Энциклопедия, 1988, с. 638). На внешней поверхности кольцевых элементов выполнены кольцевые канавки 7 для установки основания последующего элемента 1. В частности, кольцевые канавки могут быть выполнены посредине между нижним и верхним основаниями кольцевого элемента. Отверстия 2 выполнены продолготоватыми. The ring element 1 (Fig. 2) is made in a cup-shaped form in the form of a spherical sector of the second kind or a spherical layer (Mathematical Encyclopedic Dictionary. M: Sov. Encyclopedia, 1988, p. 638). On the outer surface of the annular elements, annular grooves 7 are made for mounting the base of the subsequent element 1. In particular, annular grooves can be made in the middle between the lower and upper bases of the annular element. Holes 2 are made pre-prepared.

Управляющий трос 3 выполнен в виде ленты (фиг. 3), в частности желобообразной формы (фиг. 4). Трос установлен параллельно продольной оси трубки выпуклостью наружу. Наружные края ленты могут быть завальцованы на внутренний диаметр. The control cable 3 is made in the form of a tape (Fig. 3), in particular a gutter-shaped form (Fig. 4). The cable is installed parallel to the longitudinal axis of the tube with a bulge outward. The outer edges of the tape can be rolled to an inner diameter.

При сборке гибкой управляемой трубки первый кольцевой элемент 1 нижним основанием устанавливается в кольцевую канавку 7 второго кольцевого элемента 1, что повышает продольную устойчивость трубки. When assembling a flexible controlled tube, the first annular element 1 with the lower base is installed in the annular groove 7 of the second annular element 1, which increases the longitudinal stability of the tube.

Гибкая управляемая трубка работает следующим образом. Flexible controlled tube works as follows.

В исходном состоянии тросы 3 управления равномерно натянуты. С помощью механизма управления перемещают один из тросов управления, например 3.3. Это перемещение вызывает смещение кольцевых элементов 1 относительно друг друга (фиг. 6), что обеспечивает изгиб всей трубки в направлении перемещения троса 3.3. Для изгиба трубки в противоположном направлении перемещают трос 3.4. Аналогично при перемещении тросов 3.1 и 3.2 трубка изгибается в плоскости, перпендикулярной плоскости изгиба при перемещении пары тросов 3.3, 3.4. In the initial state, the control cables 3 are evenly stretched. Using the control mechanism move one of the control cables, for example 3.3. This movement causes the displacement of the ring elements 1 relative to each other (Fig. 6), which ensures bending of the entire tube in the direction of movement of the cable 3.3. To bend the tube in the opposite direction, move the cable 3.4. Similarly, when moving the cables 3.1 and 3.2, the tube bends in a plane perpendicular to the bending plane when moving a pair of cables 3.3, 3.4.

Комбинируя перемещения управляющих тросов, осуществляют панорамный обзор исследуемой полости. Combining the movement of control cables, carry out a panoramic overview of the investigated cavity.

Необходимо отметить, что при изгибе трубки отсутствует поворот кольцевых элементов относительно друг друга вокруг продольной оси за счет использования управ- ляющих тросов, выполненных в виде ленты, в частности, желобообразной формы. It should be noted that when the tube is bent, there is no rotation of the ring elements relative to each other around the longitudinal axis due to the use of control cables made in the form of a tape, in particular, a gutter-shaped one.

В предложенном техническом решении лента выполняет три функции: управляющего троса, жесткого элемента при сборке и работе трубки, гибкого шарнира. In the proposed technical solution, the tape performs three functions: a control cable, a rigid element during assembly and operation of the tube, and a flexible hinge.

В результате применения изобретения расширяются функциональные возможности (расширяется область применения) трубки за счет обеспечения ее продольной жесткости; увеличения прочности управляющего троса при заданном материале за счет изменения его формы и технологии изготовления в виде ленты, при этом исключается возможность растягивания троса в процессе его эксплуатации; увеличения внутреннего диаметра трубки за счет выполнения троса управления в виде ленты при заданных площади поперечного сечения троса и материале; исключения вращающего момента вокруг продольной оси; возможности панорамного обзора при одновременном управлении в двух плоскостях с обеспечением плавной огибающей кривой; повышения технологичности изготовления (простота сборки) и улучшения ремонтоспособности. Обеспечивается идеальная изгибающая кривая дистальной части эндоскопа без характерных точек перегиба за счет того, что каждый элемент может поворачиваться в любой из двух плоскостей. As a result of the application of the invention, the functional capabilities (scope of application) of the tube are expanded by ensuring its longitudinal stiffness; increasing the strength of the control cable for a given material by changing its shape and manufacturing technology in the form of a tape, while eliminating the possibility of stretching the cable during its operation; increasing the inner diameter of the tube due to the implementation of the control cable in the form of a tape for a given cross-sectional area of the cable and material; excluding torque around the longitudinal axis; panoramic viewing capabilities with simultaneous control in two planes with a smooth envelope curve; improving manufacturability (ease of assembly) and improving maintainability. An ideal bending curve of the distal part of the endoscope is provided without characteristic inflection points due to the fact that each element can rotate in either of two planes.

Claims

1. FLEXIBLE CONTROLLED TUBE FOR THE ENDOSCOPE, containing a number of annular elements cut off by means of control cables, characterized in that the annular elements are cup-shaped and are mounted so that the outer surface of the previous element is overlapped by the inner surface of the subsequent element, while on the outer surface of the annular elements annular grooves for mounting the base of the subsequent annular element, the control cables being made in the form of a tape with a cross section Niemi trough shape, installed parallel to the longitudinal axis of the tube bulge outwardly.

2. The tube according to claim 1, characterized in that the annular grooves are made in the middle part of the outer surface of the annular element.

3. The tube according to claim 1, characterized in that the outer edges of the tape are rolled to an inner diameter.