ТРУБКА ДЛЯ ЭНДОСКОПИИ Российский патент 1997 года по МПК A61B1/00 

Изобретение относится к медицинской технике и машиностроению, а именно к оптическим диагностическим устройствам.

Известна трубка для эндоскопа [1] содержащая кольца, связанные между собой посредством соединительных элементов, и управляющие тросы, соединительные элементы выполнены упругими, длина их равна длине гибкой трубки, а боковые поверхности колец имеют пазы для размещения соединительных элементов.

Недостатками данной трубки являются недостаточная надежность в экстремальных условиях эксплуатации из-за разрушения защитной оболочки и ограниченная сфера применения, определяемая наличием остаточного крутящего момента.

Известна трубка для эндоскопии [2] гибкие элементы которой выполнены в виде двух ленточных пружин с противоположным направлением навивки, причем указанные пружины вставлены друг в друга, концы ленточных пружин закреплены в металлических кольцах, на боковых поверхностях соприкасающихся витков выполнены отверстия, в которых размещены тросы управления.

Недостатками данной трубки являются неравномерность изгиба при введении трубки в исследуемую полость и недостаточная компенсация крутящих моментов пружин, возникающих при изгибе. Кроме того, при использовании этой трубки отсутствует возможность панорамного обзора исследуемой полости, так как трубка может изгибаться только в одной плоскости.

Известна гибкая трубка для эндоскопии [3] содержащая гибкие элементы в виде отрезков цилиндрических пружин, состыкованных посредством переходных втулок, при этом соседние гибкие элементы имеют противоположное направление навивки, а в переходных втулках выполнены отверстия, в которых размещены тросы управления.

Недостатками данной трубки являются неравномерность изгиба из-за неравнопрочности конструкции при введении гибкой трубки в исследуемую полость и наличие остаточного крутящего момента, возникающего при изгибе трубки (см. а. с. СССР N 925310); ограниченная надежность из-за наличия отверстий у внутренних колец, через которые пропущены тросы управления, что обуславливает при изгибе трубки появление механических напряжений, способствующих появлению дефектов световодов.

Кроме того, наличие переходных втулок ограничивает внутренний полезный объем для размещения коммуникаций эндоскопа внутри трубки при заданном наружном объеме, что ограничивает сферу применения эндоскопа; при изгибах трубки гибкий каркас из-за неравнопрочности конструкции испытывает концентрированные напряжения в местах соприкосновения внешних колец и эластичного цилиндра. Ограниченная область использования обусловлена также невозможностью регулирования (управления) изгибной жесткостью гибких элементов.

Для достижения указанной цели в трубке для эндоскопии, содержащей гибкий каркас с внутренними кольцами с ушками и управляющими тросами каркас выполнен в виде сильфона с квадратным отверстием и эквидистантной наружной поверхностью.

Дополнительно внутреннее кольцо выполнено в виде двух одинаковых усеченных пирамид, соединенных большими основаниями друг другом, в пирамидах выполнены сквозные симметричные квадратные отверстия, площадь которых совпадает с площадью меньшего основания усеченной пирамиды, а ушки расположены симметрично на внутренней поверхности кольца в его центральном сечении.

Дополнительно кольцо установлены снаружи сильфона в его впадинах, причем внутреннее отверстие кольца по форме совпадает с поверхностью впадины сильфона, наружная форма кольца совпадает с формой выступа сильфона, а ушки расположены симметрично на наружной поверхности кольца в его центральном сечении.

Сущность изобретения заключается в том, что внутренняя полость сильфона имеет в плане квадратную форму в любом сечении, а толщина стенки сильфона одинакова в любом сечении, т. е. эквидистантна по отношению к внутренней поверхности наружная поверхность эквидистантна по отношению к внутренней поверхности что означает, что она равноудалена от нее. См. Математический энциклопедический словарь. М. Сов. энциклопедия, 1988, стр.643). Такое выполнение корпуса сильфона обеспечивает его равнопрочность и отсутствие остаточного вращающего момента.

Отличительными признаками предложенной трубки для эндоскопии являются: выполнение каркаса в виде сильфона; выполнение внутренней поверхности сильфона в плане квадратной формы в любом сечении; выполнение наружной поверхности сильфона эквидистантной, т.е. равноудаленной, по отношению к его внутренней поверхности; выполнение внутреннего кольца; установка кольца снаружи во впадинах сильфона; выполнение наружного кольца.

Признак выполнение гибкого каркаса в виде сильфона известен (см. а. с. СССР N 137709, 651213) и используется по прямому назначению.

Признак установка колец снаружи упругого элемента известен (см. а. с. СССР N 1007648). Однако в данном случае в качестве упругого элемента используется цилиндрическая пружина, что требует дополнительного крепления с помощью, например, склеивания колец с упругим элементом. В предложенном техническом решении в качестве упругого элемента используется сильфон с эквидистантной поверхностью по отношению к внутренней квадратной в плане поверхностью. Образующая такой поверхности сильфона сопрягается с образующей внутренней поверхностью колец и не требует дополнительного крепления колец с сильфоном.

Таким образом, предложенное техническое решение отличается от известного геометрией сопрягаемых поверхностей и своими связями.

Авторы не обнаружили технических решений трубок для эндоскопии, в которых бы применялись такие технические решения, как выполнение внутренней поверхности сильфона в плане квадратной формы в любом ее сечении, выполнение наружной поверхности сильфона эквидистантной по отношению к его внутренней поверхности, а также технических решений колец предложенной конструкции. Указанные признаки по мнению авторов являются "существенными признаками", использование которых позволяет обеспечить равнопрочность конструкции, исключить остаточный вращающий момент, расширить сферу применения за счет регулирования силы упругости и упрощения технологии изготовления и сборки.

На фиг. 1 изображена трубка для эндоскопии с внутренними кольцами; на фиг.2 сечение А-А оболочки каркаса (сильфона); на фиг.3 фронтальная проекция внутреннего кольца; на фиг.4 профильная (вид слева) проекция внутреннего кольца; на фиг. 5 внешний вид внутреннего кольца; на фиг.6 - трубка для эндоскопии с наружным расположением колец; на фиг.7 внешний вид наружного кольца.

Трубка для эндоскопии (фиг.1) содержит гибкий каркас 1 в виде сильфона, внутри которого установлены внутренние кольца 2 с ушками 3, пары гибких управляющих тросов 4 (4.1, 4.2 и 4.3, 4.4) закреплены в кольце 5 на дистальном кольце трубки, пропущены через соответствующие ушки 3 и кольцо 6 на другом конце трубки. В кольце закреплены торцы оплеток 7 Боудена, и пары управляющих тросов 4 проходят через оплетки к тягам механизма управления (на фиг.1 механизм управления не обозначен). Техническая реализация механизма управления аналогична техническому решению по а.с. СССР N 871786.

В исходном состоянии все тросы управления равномерно протянуты, при этом гофры сильфона 1 частично деформированы и упруги. Для защиты трубки от взаимодействия окружающей среды она помещена внутрь эластичной, в частности, гофрированной оболочки 8.

На фиг. 2 показано сечение А-А оболочки сильфона 1. В любом сечении оболочка сильфона 1 имеет в плане квадратную по форме внутреннюю поверхность 9, наружная поверхность 10 сильфона 1 выполнена эквидистантной по отношению к внутренней поверхности 9. Т.е. если провести через центр квадрата (точку 0 на фиг. 2) любую прямую (например К1), то данной прямой К1 лежат точки М1 и М2, находящиеся на одинаковом расстоянии L от от поверхности 9. Расстояние L при этом откладывается по данной прямой К1. Поверхность 10 проходят через все точки М данного сечения.

На фиг.3 приведена фронтальная проекция внутреннего кольца 2, выполненного в виде двух одинаковых усеченных квадратных пирамид с центральным симметричным квадратным отверстием (фиг.4). Пирамиды соединены большими основаниями друг с другом. Сторона квадратного отверстия d₂ пирамид равна стороне квадрата внутреннего отверстия сильфона 1 (см. фиг.1). Длина наибольшего основания d₁ пирамиды внутреннего кольца 2 равна наибольшей стороне квадрата d₁ внутренней поверхности сильфона 1 (см. фиг.1). На внутренней поверхности кольца 2 в его центральном сечении симметрично расположены ушки 3 (например, в середине каждой стороны).

Внешний вид кольца внутреннего 2 приведен на фиг.5.

Длина l внутреннего кольца 2 (фиг. 3) равна шагу l сильфона 1 (фиг.1).

На фиг.6 приведен вариант технической реализации трубки для эндоскопии с наружными кольцами 9, установленные во впадинах сильфона 1. Внутреннее отверстие кольца 9 по форме совпадает с формой наружной поверхности впадины сильфона 1, наружная форма кольца совпадает с формой выступа наружной поверхности сильфона 1 в ушки 3 расположены в симметрично на наружной поверхности кольца 9 в его центральном сечении. Внешний вид наружного кольца 9 приведен на фиг. 7.

На фиг. 1 показано, что сильфон имеет поверхность, образующая которой представляет собой треугольную волну. В общем случае возможно выполнение сильфона с поверхностью, имеющей образующую другой формы (например, синусоидальной, прямоугольной и т.д.).

Число и расстояние между внешними (внутренними) кольцами 2 (9) определяются условиями использования эндоскопа и в общем случае могут быть переменными. Изменением числа колец и шага между ними можно регулировать жесткость гибкой трубки для эндоскопа.

Гибкий корпус 1 может быть выполнен из пластичного материала (например, силиконовый резины, пластичного металла, углепластика, термопластика и т.п. ).

Ушки могут быть выполнены из материала с низким коэффициентом трения (генитакса, бронзы для подшипников скольжения, наложением смазочной пленки) или материала, обеспечивающего эффект аномально низкого трения (например, молибденита) (см. А. А. Силин. Трение и мы. М. Наука, 1987, с.109-119).

Сильфон может быть выполнен с переменным шагом между выступами.

Для установки внутренних колец 2 в трубке, изображенной на фиг.1, гибкий каркас 1 может быть после изготовления разрезан пополам. Затем устанавливают кольца 2 в нужных местах. Пропускают через ушки 3 тросы управления 4, укладывают внутри необходимые коммуникации эндоскопа, а затем соединяют две половины гибкого каркаса 1 друг с другом, например, клеем.

Для установки наружных колец 9 в трубке, изображенной на фиг.6, кольца 9 могут быть выполнены из двух половин, которые после установки наружных колец 9 соединяют друг с другом.

Ушки 3 во внутренних кольцах 2 (фиг.3, 4) и на наружных кольцах 9 (фиг. 6) могут быть присоединены к кольцам пайкой, клеем и т.д. или могут быть выполнены одновременно с кольцами (например, литьем, штамповкой).

Трубка для эндоскопии работает следующим образом.

С помощью механизма управления перемещают один из управляющих тросов, например, 4.1 на величину Δ Это перемещение вызывает одностороннюю деформацию корпуса сильфона 1 (см. фиг.1), что обеспечивает изгиб всей трубки в направлении натяжения троса 4.1. Для изгиба трубки в противоположном направлении перемещают трос 4.2. Аналогичным образом при перемещении управляющих тросов 4.3, 4.4 трубка изгибается в плоскости, перпендикулярной плоскости изгиба при перемещении пары тросов 4.3, 4.4. Комбинируя перемещение управляющих тросов, осуществляют панорамный обзор исследуемой полости, т.е. торец трубки описывает в пространстве окружность.

В результате применения предложенной трубки для эндоскопии исключается остаточный вращающий момент за счет квадратной формы внутренней поверхности сильфона; обеспечивается равнопрочность конструкции за счет выполнения наружной поверхности сильфона эквидистантной по отношению к внутренней поверхности.

Изобретение относится к медицинской технике и машиностроению, а именно к оптическим диагностическим устройствам. Цель изобретения - устранение остаточного вращающего момента. Указанная цель достигается тем, что каркас трубки выполнен в виде сильфона с квадратным отверстием и эквидистантной наружной поверхностью. 2 з. п.ф-лы, 7 ил.

1. Трубка для эндоскопии, содержащая гибкий каркас с внутренними кольцами и управляющими тросами, отличающаяся тем, что каркас выполнен в виде сильфона с квадратным отверстием и эквидистантной наружной поверхностью. 2. Трубка по п. 1, отличающаяся тем, что внутреннее кольцо выполнено в виде двух одинаковых усеченных пирамид, соединенных большими основаниями друг с другом, в пирамидах выполнены сквозные симметричные квадратные отверстия, площадь которых совпадает с площадью меньшего основания усеченной пирамиды, а ушки расположены симметрично на внутренней поверхности кольца в его центральном сечении. 3. Трубка по п. 1, отличающаяся тем, что кольца установлены снаружи сильфона в его впадинах, причем форма внутреннего отверстия кольца совпадает с формой поверхности впадины сильфона, наружная форма кольца совпадает с формой выступа сильфона, а ушки расположены симметрично на наружной поверхности кольца в его центральном сечении.