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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201510606560.6 (22)申请日 2015.09.22 (71)申请人 申亚琪 地址 201210 上海市浦东新区银樽路58弄 张江国际豪庭11栋701室 (72)发明人 申亚琪 (74)专利代理机构 上海音科专利商标代理有限 公司 31267 代理人 刘香兰 (51)Int.Cl. A61B 1/005(2006.01) G02B 23/24(2006.01) (54)发明名称 可控弯曲结构 (57)摘要 本发明提供了一种可控弯曲结构， 该可控弯 曲结构包括由一根弹。
2、性材料丝体制成的弯曲结 构本体和至少一条穿行在弯曲结构本体内部用 于控制弯曲结构本体进行弯曲或回复的操纵线； 其中， 弯曲结构本体由多段相互间隔的大直径螺 旋管和位于间隔中连接相邻两段大直径螺旋管 的多个桥接部串行排列成一列， 该桥接部偏离多 段大直径螺旋管的中心线； 位于弯曲结构本体内 一侧的某条操纵线的一端相对于弯曲结构本体 的端部固定连接， 该操纵线的另一端沿着弯曲结 构本体内该一侧的桥接部穿过弯曲结构本体并 从弯曲结构本体的另一端部伸出， 通过该另一端 拉紧或放松操纵线可以控制弯曲结构本体向该 一侧外弯曲或回复到上述一列的中心线方向。 权利要求书1页 说明书5页 附图4页 CN 106。
3、539552 A 2017.03.29 CN 106539552 A 1/1 页 2 1.一种可控弯曲结构， 其特征在于， 所述可控弯曲结构包括由一根弹性材料丝体制成 的弯曲结构本体， 和至少一条穿行在所述弯曲结构本体内部的用于控制所述弯曲结构本体 进行弯曲或回复的操纵线 ； 其中， 所述弯曲结构本体由多段相互间隔的大直径螺旋管和位于间隔中连接相邻两段大直 径螺旋管的多个桥接部串行排成一列， 所述桥接部偏离所述多段大直径螺旋管的中心线 ； 位于所述弯曲结构本体内一侧的某条操纵线的一端相对于所述弯曲结构本体的端部 固定连接， 所述操纵线的另一端沿着弯曲结构本体内所述一侧的桥接部穿过弯曲结构本体 。
4、并从所述弯曲结构本体的另一端部伸出， 通过所述另一端拉紧或放松所述操纵线可以控制 弯曲结构本体向所述一侧外弯曲或回复到所述一列的中心线方向。 2.如权利要求 1 所述的可控弯曲结构， 其特征在于， 所述桥接部为直径小于所述大直 径螺旋管的小直径螺旋管， 且所述小直径螺旋管的中心线位于所述弯曲结构本体内、 偏离 且平行于所述大直径螺旋管的中心线， 所述某条操纵线穿越所述一侧的所有小直径螺旋 管。 3.如权利要求 2 所述的可控弯曲结构， 其特征在于， 所有小直径螺旋管位于所述大直 径螺旋管的同一侧。 4.如权利要求 2 所述的可控弯曲结构， 其特征在于， 所有小直径螺旋管分别交替位于 所述大直径。
5、螺旋管的相对两侧。 5.如权利要求 2 所述的可控弯曲结构， 其特征在于， 所有小直径螺旋管从所述大直径 螺旋管的一端部沿中心线方向看依次地呈圆周分布。 6.如权利要求2至5中任一权利要求所述的可控弯曲结构， 其特征在于， 所述可控弯曲 结构的外径为 1-100mm， 所述弹性材料丝体的线径为 0.05-50mm。 7.如权利要求 6 所述的可控弯曲结构， 其特征在于， 所述可控弯曲结构的外径为 1-12mm， 所述弹性材料丝体的线径为 0.05-3mm。 8.一种具有可控弯曲结构的内窥镜， 包括镜头、 光源、 图像显示设备、 管状镜身、 和弯曲 控制机构， 所述镜头和光源设置在所述管状镜身的。
6、前端， 所述图像显示设备和弯曲控制机 构设置在所述管状镜身的后端， 其特征在于， 所述内窥镜还包括如权利要求1至7中任一权 利要求所述的可控弯曲结构， 所述可控弯曲结构设置在所述管状镜身内， 且可控弯曲结构 的某条操纵线的所述另一端与所述弯曲控制机构相连， 通过所述弯曲控制机构拉紧或放松 所述操纵线， 控制所述管状镜身随着所述可控弯曲结构进行弯曲或回复。 权 利 要 求 书 CN 106539552 A 2 1/5 页 3 可控弯曲结构 技术领域 0001 本发明涉及工业或医疗用内窥镜领域， 更具体地说， 涉及具有可控弯曲结构的内 窥镜。 背景技术 0002 现有的工业或医疗用的内窥镜要实现弯。
7、曲部位的弯曲变向， 均采用内置一条金属 蛇骨关节， 通过牵拉与之连接的操纵线的方法使其弯曲。传统的金属蛇骨由很多个关节片 通过焊接或轴向铆接连接在一起， 各关节片中焊接有或通过冲压工艺得到有供操纵线穿过 的小环。 采用以上工艺制得的金属蛇骨， 其关节片焊接处或铆接处为薄弱部位， 在金属蛇骨 结构多次弯曲后该薄弱部位易出现裂纹而导致整个弯曲结构断裂失效。 现有制造技术采用 了激光镂空雕刻金属管制作蛇骨骨架结构的做法， 该工艺一定程度上提高了金属蛇骨结构 的使用寿命， 但是工艺复杂， 成本很高。 0003 现有的金属蛇骨弯曲结构若要做到可向多个方向的弯曲和摆动， 需在蛇骨骨架内 部焊接很多个沿圆周。
8、方向分布的供操纵线穿过的小环， 工艺复杂， 费时费力， 且受该制造工 艺的限制， 整个金属蛇骨弯曲结构的外径只能做到 2mm 以上， 若要有四个方向的弯曲功能， 则外径要在 3mm 以上， 这极大限制了该蛇骨弯曲结构在医疗微创介入领域的应用。 发明内容 0004 为解决以上工业或医疗用内窥镜的金属蛇骨弯曲结构的生产工艺复杂、 产品可靠 性差、 成本又很高且可获得的金属蛇骨弯曲结构的外径较大不适用于精细微创医疗等问 题， 本发明提供了一种新的内窥镜用可控弯曲结构。 0005 本发明所提供的可控弯曲结构包括由一根弹性材料丝体制成的弯曲结构本体和 至少一条穿行在弯曲结构本体内部用于控制弯曲结构本体进。
9、行弯曲或回复的操纵线 ； 其 中， 弯曲结构本体由多段相互间隔的大直径螺旋管和位于间隔中连接相邻两段大直径螺旋 管的多个桥接部串行排成一列， 该桥接部偏离多段大直径螺旋管的中心线 ； 位于弯曲结构 本体内一侧的某条操纵线的一端相对于弯曲结构本体的端部固定连接， 该操纵线的另一端 沿着弯曲结构本体内该一侧的桥接部穿过弯曲结构本体并从弯曲结构本体的另一端部伸 出， 通过该另一端拉紧或放松操纵线可以控制弯曲结构本体向该一侧外弯曲或回复到上述 一列的中心线方向。 0006 本发明所提供的可控弯曲结构， 上述桥接部可以为直径小于大直径螺旋管的小直 径螺旋管， 且小直径螺旋管的中心线位于弯曲结构本体内、 。
10、偏离且平行于大直径螺旋管的 中心线， 某条操纵线穿越所述一侧的所有小直径螺旋管。 0007 优选地， 所有的小直径螺旋管位于大直径螺旋管的同一侧。 0008 优选地， 所有的小直径螺旋管分别交替位于大直径螺旋管的相对两侧。 0009 优选地， 所有的小直径螺旋管从大直径螺旋管的一端部沿中心线方向看依次地呈 圆周分布。 说 明 书 CN 106539552 A 3 2/5 页 4 0010 本发明所提供的可控弯曲结构的外径范围为 1-100mm， 制作弯曲结构本体的弹性 材料丝体的线径范围为 0.05-50mm ； 优选地， 本发明所提供的可控弯曲结构的外径范围为 1-12mm， 其中， 制作弯。
11、曲结构本体的弹性材料丝体的线径范围为 0.05-3mm。 0011 采用上述技术方案制得的可控弯曲结构， 制作工艺简单可靠， 成本低廉 ； 通过将桥 连部或小直径螺旋管设置在相对于大直径螺旋管的中心线的不同侧位置上， 并设置相应条 数的操纵线分别贯穿大直径螺旋管和相对于大直径螺旋管的中心线处于同一侧的小直径 螺旋管， 可以控制获得对应的不同方向的弯曲。 由于制作工艺简单， 采用上述技术方案制得 的可控弯曲结构的外径最小可以做到 1 毫米， 极大扩展了本发明在医疗微创介入领域的应 用。 0012 本发明还提供了一种具有可控弯曲结构的内窥镜， 包括镜头、 光源、 图像显示设 备、 管状镜身、 和弯。
12、曲控制机构， 镜头和光源设置在管状镜身的前端， 图像显示设备和弯曲 控制机构设置在管状镜身的后端， 本发明提供的内窥镜还包括如上所述的可控弯曲结构， 该可控弯曲结构设置在管状镜身内， 且该可控弯曲结构的某条操纵线的另一端与弯曲控制 机构相连， 通过弯曲控制机构拉紧或放松该操纵线， 控制管状镜身随着可控弯曲结构进行 对应方向的弯曲或回复。 0013 具有上述可控弯曲结构的内窥镜， 可灵活控制获得多个不同方向、 不同程度的弯 曲， 且由于选用了上述可控弯曲结构取代了传统的蛇骨控制结构， 该内窥镜的制作成本低， 产品可靠性高。由于该可控弯曲结构的外径可以做到 1 毫米以下， 本发明所提供的内窥镜 的。
13、镜身直径可显著减小， 极大扩展了本发明在特殊领域微尺度观察的应用。 0014 为让本发明的上述内容更能明显易懂， 下文结合附图， 作详细说明如下。 附图说明 0015 图 1A 为可向一个方向弯曲的可控弯曲结构的示意图 ； 0016 图 1B 为可向一个方向弯曲的可控弯曲结构的弯曲结构本体的局部放大立体图 ； 0017 图 1C 为可向一个方向弯曲的可控弯曲结构处在未弯曲状态下的轴向投影示意 图 ； 0018 图 2A 为可向两个方向弯曲的可控弯曲结构的示意图 ； 0019 图 2B 为可向两个方向弯曲的可控弯曲结构的弯曲结构本体的局部放大立体图 ； 0020 图 2C 为可向两个方向弯曲的可。
14、控弯曲结构处在未弯曲状态下的轴向投影示意 图 ； 0021 图 3A 为可向四个方向弯曲的可控弯曲结构的示意图 ； 0022 图 3B 为可向四个方向弯曲的可控弯曲结构的弯曲结构本体的局部放大立体图 ； 0023 图 3C 为可向四个方向弯曲的可控弯曲结构处在未弯曲状态下的轴向投影示意 图。 0024 图 4 为具有本发明所提供的可控弯曲结构的内窥镜的实施例示意图。 0025 标号说明 0026 1- 可控弯曲结构 0027 1 ， 11， 12， 13， 14- 可控弯曲结构弯曲后的位置 0028 2- 弯曲结构主体 说 明 书 CN 106539552 A 4 3/5 页 5 0029 3。
15、- 操纵线 0030 4- 大直径螺旋管 0031 4 - 大直径螺旋管的轴向投影 0032 5， 51， 52， 53， 54- 小直径螺旋管 0033 5 ， 51 ， 52 ， 53 ， 54 - 小直径螺旋管的轴向投影 0034 6- 操纵线固定端 0035 7- 镜头 0036 8- 光源 0037 9- 镜身 0038 10- 弯曲控制机构 0039 15- 显示设备 0040 16- 内窥镜 具体实施方式 0041 现在结合附图， 详细介绍本发明的较佳实施方式。虽然本发明的描述将结合此较 佳实施方式一起介绍， 但这并不代表此发明的特征仅限于该实施方式。 恰恰相反， 结合实施 方式。
16、作发明介绍的目的是为了覆盖基于本发明的权利要求而有可能延伸出的其它选择或 改造。 0042 第一实施例 0043 图 1A、 B、 C 描述了可向一个方向弯曲的内窥镜用可控弯曲结构的实施例。如图 1A 所示， 根据本实施例的可控弯曲结构 1 由弯曲结构本体 2 和穿行在弯曲结构本体 2 内部的 一根操纵线 3 构成， 操纵线 3 的一端与该可控弯曲结构 1 的操纵线固定端 6 固定连接， 操纵 线 3 的另一端与图中未示的内窥镜的控制弯曲的机构如操作手柄等连接。图 1B 为弯曲结 构本体 2 的局部放大立体图， 可以看出， 该弯曲结构本体 2 由大直径螺旋管 4 和小直径螺旋 管 5 交替连接。
17、构成。如图 1C 所示， 所有的小直径螺旋管 5 在轴向的投影位置相同、 均为圆 周 5 ， 且圆周 5 和大直径螺旋管 4 在轴向的投影圆周 4 的圆心不重合 ； 因此操纵线 3 从 固定端6依次穿过所有的大直径螺旋管4和小直径螺旋管5， 最终连接至弯曲控制机构(图 中未示 )。当弯曲控制机构沿图 1A 所示的 A1 方向拉动操纵线 3， 可控弯曲结构 1 从固定端 6 开始朝小直径螺旋管 5 所在侧发生弯曲转动， 到达如图 1A 所示的位置 1 ； 此时， 若弯曲控 制机构沿图1A所示的A2方向松动操纵线3， 可控弯曲结构1从固定端6开始朝小直径螺旋 管 5 所在侧的相反侧发生回复转动以减。
18、小可控弯曲结构的弯曲程度， 继续松动操作线 3 可 使可控弯曲结构 1 回复至初始的直线状态。由此可知， 本实施例所提供的可控弯曲结构可 在小直径螺旋管所在侧发生可以控制的不同程度的弯曲， 方便内窥镜在不同弯曲程度的需 求下应用。 0044 第二实施例 0045 图 2A、 B、 C 描述了可向两个方向弯曲的内窥镜用可控弯曲结构的实施例。如图 2A 所示， 根据本实施例的可控弯曲结构 1 由弯曲结构本体 2 和穿行在弯曲结构本体 2 内部的 操纵线 31 和 32 构成， 操纵线 31 和 32 的一端均与该可控弯曲结构 1 的操纵线固定端 6 固 定连接， 操纵线 31 和 32 的另一端与。
19、图中未示的内窥镜的控制弯曲的机构如操作手柄等连 说 明 书 CN 106539552 A 5 4/5 页 6 接。 图2B为弯曲结构本体2的局部放大立体图， 可以看出， 该弯曲结构本体2由小直径螺旋 管 51、 52 与大直径螺旋管 4 交替连接构成， 如图 2C 所示， 所有的小直径螺旋管 51 在轴向的 投影相同、 均为圆周51 ， 所有的小直径螺旋管52在轴向的投影相同、 均为圆周52 ， 投影圆 周 51 、 52 的圆心分别位于大直径螺旋管 4 在轴向的投影圆周 4 的圆心的相对两侧。操 纵线 31 从固定端 6 依次穿过所有的大直径螺旋管 4 和轴向投影位置为 51 的小直径螺旋 。
20、管 51， 最终连接至弯曲控制机构 ( 图中未示 ) ； 操纵线 32 从固定端 6 依次穿过所有的大直 径螺旋管 4 和轴向投影位置为 52 的小直径螺旋管 52， 最终连接至内窥镜的弯曲控制机构 ( 图中未示 )。 0046 当弯曲控制机构沿图2A所示的A1方向拉动操纵线31， 可控弯曲结构1从固定端6 开始朝小直径螺旋管 51 所在侧发生弯曲转动， 如到达图 2A 所示的位置 11 ； 此时， 若弯曲控 制机构沿图2A所示的A2方向松动操纵线31， 可控弯曲结构1从固定端6开始朝与小直径螺 旋管 51 所在侧的相反侧发生回复以减小可控弯曲结构的弯曲程度， 继续松动操作线 31 可 使可控。
21、弯曲结构 1 回复至初始的直线状态 ； 由此可知， 通过控制操纵线 31 的拉紧程度可以 控制该可控弯曲结构 1 朝小直径螺旋管 51 所在侧的弯曲转动的程度。类似地， 当弯曲控制 机构沿图 2A 所示的 A1 方向拉动操纵线 32， 可控弯曲结构 1 从固定端 6 开始朝小直径螺旋 管52所在侧发生弯曲转动， 如到达图2A所示的位置12 ； 此时， 若弯曲控制机构沿图2A所示 的 A2 方向松动操纵线 32， 可控弯曲结构 1 从固定端 6 开始朝与小直径螺旋管 52 所在侧的 相反侧发生回复以减小可控弯曲结构的弯曲程度， 继续松动操作线 32 可使可控弯曲结构 1 回复至初始的直线状态 ；。
22、 由此可知， 通过控制操纵线 32 的拉紧程度可以控制该可控弯曲结 构 1 朝小直径螺旋管 52 所在侧的弯曲转动的程度。如图 2C 所示， 由于小直径螺旋管 51 和 52 在轴向的投影圆周 51 和 52 沿大直径螺旋管 4 在轴向的投影圆周 4 呈对称分布， 本实 施例所提供的可控弯曲结构可向相隔 180 度的两个方向发生不同程度的弯曲， 方便内窥镜 在不同弯曲需求下的应用。 0047 第三实施例 0048 图 3A、 B、 C 描述了可向四个方向弯曲的内窥镜用可控弯曲结构的实施例。如图 3A 所示， 根据本实施例的可控弯曲结构 1 由弯曲结构本体 2 和穿行在弯曲结构本体 2 内部的 。
23、操纵线 31、 32、 33、 34 构成， 该四条操纵线的一端均与可控弯曲结构 1 的操纵线固定端 6 固 定连接， 另一端与图中未示的控制弯曲的机构如操作手柄等连接。图 3B 为弯曲结构本体 2 的局部放大立体图， 可以看出， 该弯曲结构本体 2 由交替连接的大直径螺旋管 4 和小直径 螺旋管 51、 52、 53、 54 构成 ； 如图 3C 所示， 所有的小直径螺旋管 51 在轴向的投影相同、 均为 圆周 51 ， 所有的小直径螺旋管 52 在轴向的投影相同、 均为圆周 52 ， 所有的小直径螺旋管 53在轴向的投影相同、 均为圆周53 ， 所有的小直径螺旋管54在轴向的投影相同、 均。
24、为圆周 54 ， 投影圆周 51 、 52 、 53 、 54 沿投影圆周 4 圆周对称分布。操纵线 31 从固定端 6 依次 穿过所有的大直径螺旋管 4 和轴向投影位置为 51 的小直径螺旋管 51， 最终连接至内窥镜 的弯曲控制机构 ( 图中未示 ) ； 操纵线 32 从固定端 6 依次穿过所有的大直径螺旋管 4 和轴 向投影位置为 52 的小直径螺旋管 52， 最终连接至内窥镜的弯曲控制机构 ( 图中未示 ) ； 操 纵线 33 从固定端 6 依次穿过所有的大直径螺旋管 4 和轴向投影位置为 53 的小直径螺旋 管 53， 最终连接至内窥镜的弯曲控制机构 ( 图中未示 ) ； 操纵线 3。
25、4 从固定端 6 依次穿过所 有的大直径螺旋管 4 和轴向投影位置为 54 的小直径螺旋管 54， 最终连接至内窥镜的弯曲 说 明 书 CN 106539552 A 6 5/5 页 7 控制机构 ( 图中未示 )。 0049 与第一或第二实施例中控制该内窥镜用可控弯曲结构朝小直径螺旋管所在侧弯 曲或回复的过程类似， 通过图中未示的控制机构如控制手柄拉紧或松动操控线 31 或 32 或 33 或 34， 本实施例所提供的可控弯曲结构可以分别朝小直径螺旋管 51 或 52 或 53 或 54 所 在侧进行不同程度地弯曲， 在此不再赘述。 如图3C所示， 由于小直径螺旋管51、 52、 53、 54。
26、在 轴向的投影圆周 51 、 52 、 53 、 54 沿大直径螺旋管 4 在轴向的投影圆周 4 呈圆周对称分 布， 本实施例所提供的可控弯曲结构可向彼此相隔 90 度的四个方向发生不同程度的弯曲， 方便内窥镜在不同弯曲需求下的应用。 0050 本发明所提供的内窥镜用可控弯曲结构的实施例灵活多样， 在具体地应用中， 可 以根据内窥镜实际的需要来设置小直径螺旋管相对于大直径螺旋管的位置。例如， 可以使 小直径螺旋管的轴向投影相对于大直径螺旋管的轴向投影呈 N 等分圆周对称分布 (N 为自 然数)， N的值越大， 对相应内窥镜在360度圆周范围内的弯曲方向的调控越精确 ； 也可以不 将小直径螺旋管。
27、相对于大直径螺旋管对称设置， 而仅将小直径螺旋管设置在该内窥镜实际 使用中所需要发生弯曲的角度范围内， 以达到在某个角度范围内精确地控制内窥镜的弯曲 的目的。对于本发明所提供的内窥镜用可控弯曲结构， 可以根据内窥镜实际的观察需要来 分别设置大直径螺旋管和小直径螺旋管的螺旋匝数来控制该可控弯曲结构可弯曲及回复 的程度 ； 还可以根据内窥镜实际的需要来分别设置大直径螺旋管和小直径螺旋管的个数来 控制整个可控弯曲结构的长度。 0051 本发明所提供的内窥镜用可控弯曲结构， 其弯曲结构本体的材料可选范围很广， 根据实际应用中对弯曲内窥镜的软硬度需求， 既可选用强度较高的金属材料， 也可选择强 度较低的。
28、有机塑胶材料， 不必如传统的金属蛇骨型弯曲结构一样， 受限于焊接性能良好的 金属材料， 由此可以大大降低内窥镜的生产成本。 0052 本发明所提供的内窥镜用可控弯曲结构的外径范围为 1-100mm， 则制作弯曲结 构本体的弹性材料丝体的线径范围为 0.05-50mm ； 优选地， 本发明所提供的内窥镜用可控 弯曲结构的外径范围为 1-12mm， 其中， 制作弯曲结构本体的弹性材料丝体的线径范围为 0.05-3mm。 0053 本发明还提供了一种具有上述的可控弯曲结构的内窥镜， 图 4 描述了该内窥镜一 种实施例的示意图。如图 4 所示， 内窥镜 16 的管状镜身 9 的前端端面上设置有镜头 7。
29、 和光 源 8， 通过镜身 9 内部的图像信号传输线路 ( 图中未示 )， 将镜头 7 所观察到的区域的图像 传输至镜身 9 后端的显示设备 15 上， 以使操作者可以目视到目标观察区域的情况 ； 为方便 该内窥镜 16 通过弯曲路径进入目标观察区域， 该内窥镜 16 的镜身 9 内设置有本发明所提 供的可控弯曲结构 1， 并将该可控弯曲结构 1 内的操纵线与弯曲控制机构 10 相连。从上文 的描述中可知， 操作者通过弯曲控制机构 10 可拉紧或放松不同的操纵线， 以使该可控弯曲 结构1发生相应方向的弯曲或回复 ； 在该可控弯曲结构1的驱动下， 镜身9的对应部分也会 发生相应的弯曲或回复， 可。
30、便捷地实现镜身 9 在不同弯曲方向和弯曲弧度的路径中行进。 0054 以上对本发明的较佳实施方式进行了说明， 但本发明不限于此， 在不脱离其宗旨 的范围内获得的各种变体， 均属本发明所保护的范围。 说 明 书 CN 106539552 A 7 1/4 页 8 图 1A 图 1B 图 1C 说 明 书 附 图 CN 106539552 A 8 2/4 页 9 图 2A 图 2B 图 2C 说 明 书 附 图 CN 106539552 A 9 3/4 页 10 图 3A 图 3B 图 3C 说 明 书 附 图 CN 106539552 A 10 4/4 页 11 图 4 说 明 书 附 图 CN 106539552 A 11 。