具有USB端口和供电附件的内窥镜装置的制作方法

具有usb端口和供电附件的内窥镜装置
1.发明人：迈克尔
·s·h·
初，约瑟夫
·
阿鲁达，萨夏
·
唐，以及肯尼思
·w·
亚当斯。
2.优先权要求
3.本公开要求2019年9月24日提交的美国临时专利申请序列no.62/904,909的优先权，其公开内容通过引用并入本文。
技术领域
4.本公开涉及一种内窥镜装置，具体地涉及一种具有usb端口和供电附件的内窥镜手柄。


背景技术：

5.各种附件装置可以与内窥镜装置一起使用，以在成像腔体中执行各种诊断和治疗手术。然而，附件装置可能并不总是与内窥镜装置兼容。例如，这些装置的物理构造可能难以结合使用，或者这些装置可能无法以编程方式兼容。


技术实现要素：

6.本公开涉及一种内窥镜展开装置，其包括：可安装在内窥镜装置上的主体，该主体具有可联接到细长端部执行器装置的可移动托架，所述细长端部执行器装置具有由外护套覆盖的端部执行器轴和从端部执行器轴的远侧端部延伸的端部执行器，外护套的尺寸和形状适于插入穿过内窥镜装置的内窥镜轴的工作通道，主体具有托架通道，该托架通道的尺寸使托架在其中滑动，其中，通过使托架在托架通道中滑动，端部执行器可在延伸的打开位置与缩回的闭合位置之间致动，这进而使外护套滑动到端部执行器轴上，以露出或覆盖端部执行器；通信接口，其从主体延伸并被配置成与安装有主体的内窥镜装置上的相应的通信接口匹配，以从其接收电力并与其交换数据；以及马达，其具有联接到托架的驱动轴，驱动轴的旋转使托架在托架通道中滑动，并响应于信号而致动端部执行器。
7.在一实施例中，信号基于内窥镜装置上的致动器的致动而产生。
8.在一实施例中，致动器是按钮垫，其经由内窥镜展开装置和内窥镜装置的匹配通信接口来控制马达。
9.在一实施例中，信号响应于内窥镜传感器读数而产生。
10.在一实施例中，马达是步进马达。
11.在一实施例中，驱动轴具有从其正交地延伸的臂，该臂联接到托架中的狭槽，并且该臂在臂的与驱动轴相对的端部处具有销，该销联接到狭槽，使得当驱动轴旋转时，销在狭槽中在正交于托架通道的方向上滑动，并且托架在托架通道中滑动。
12.在一实施例中，驱动轴是导向螺杆，该导向螺杆联接到螺纹通孔，该螺纹通孔延伸穿过托架的一部分并平行于托架通道，使得当驱动轴旋转时，托架在托架通道中滑动。
13.在一实施例中，小齿轮联接到驱动轴并且联接到作为托架的组成部分的齿条，使
得当驱动轴旋转时，小齿轮驱动齿条，并且托架在托架通道中滑动。
14.在一实施例中，端部执行器装置是取回装置，用于在内窥镜轴的远侧端部处捕获物体。
15.在一实施例中，端部执行器装置是激光纤维或能量纤维，用于在内窥镜轴的远侧端部处粉碎或烧灼物体。
16.在一实施例中，端部执行器装置具有segura
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手柄，用于联接到内窥镜展开装置的托架，其中，在将segura
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手柄附接到内窥镜展开装置之前，托架和segura
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手柄的滑动件完全在近侧定位。
17.在一实施例中，内窥镜装置具有近侧通信接口和远侧通信接口，并且内窥镜展开装置的通信接口与内窥镜装置的近侧通信接口兼容。
18.此外，本公开涉及一种内窥镜装置，该内窥镜装置包括：细长的柔性内窥镜轴，该柔性内窥镜轴包括工作通道和可偏转的远侧末端，该柔性内窥镜轴的尺寸和形状适于插入至活体内的目标部位，远侧末端包括摄像机；手柄，内窥镜轴从所述手柄向远侧延伸，所述手柄包括拉线轮，该拉线轮包括拉线附接件，第一和第二拉线从该拉线附接件向远侧延伸穿过内窥镜轴到达远侧末端，通过张紧第一和第二拉线中的第一根并松开第一和第二根拉线中的第二根，拉线轮的旋转使远侧末端偏转，手柄包括致动器，手柄的近侧端部包括用于连接附件装置的通信接口；以及马达，其包括可旋转驱动轴，所述可旋转驱动轴联接到拉线轮并被配置为使拉线轮响应于信号而旋转。
19.在一实施例中，偏转旋钮作为开关操作，使得偏转旋钮在第一方向的偏转使拉线轮旋转预定角度范围，以向第一和第二拉线中的第一根施加张力，并且偏转旋钮在第二方向上的偏转使拉线轮旋转预定角度范围，以向第一和第二拉线中的第二根施加张力。
20.在一实施例中，信号由手柄外部的按钮垫产生。
21.此外，本发明涉及一种方法，其包括：将内窥镜展开装置附接到内窥镜装置，内窥镜展开装置包括可安装在内窥镜装置上的主体，该主体具有可联接到细长端部执行器装置的可移动托架，所述细长端部执行器装置具有由外护套覆盖的端部执行器轴和从端部执行器轴的远侧端部延伸的端部执行器，外护套的尺寸和形状适于插入穿过内窥镜装置的内窥镜轴的工作通道，所述主体具有托架通道，该托架通道的尺寸使托架在其中滑动，其中，通过使托架在托架通道中滑动，端部执行器可在延伸的打开位置与缩回的闭合位置之间致动，这进而使外护套滑动到端部执行器轴上，以露出或覆盖端部执行器，该内窥镜展开装置进一步包括通信接口，该通信接口从主体延伸并被配置成与安装有主体的内窥镜装置上的相应的通信接口匹配，以从其接收电力并与其交换数据，该内窥镜展开装置进一步包括马达，该马达具有联接到托架的驱动轴；以及响应于信号而致动马达，马达的致动使驱动轴旋转并使托架在托架通道中滑动，以致动端部执行器。
22.在一实施例中，致动器是内窥镜装置上的按钮垫，该按钮垫由使用者的抓握手的拇指操作。
23.在一实施例中，按钮垫进一步致动内窥镜轴的远侧端部的偏转。
24.在一实施例中，马达是步进马达。
25.在一实施例中，端部执行器装置是取回装置，用于在内窥镜轴的远侧端部处捕获物体。
附图说明
26.图1a示出了根据本公开的各种示例性实施例的与供电附件兼容的内窥镜装置的前视图。
27.图1b是图1a的内窥镜装置的后视图；
28.图2示出了被构造成与图1a的内窥镜装置兼容的压力传感器装置。
29.图3示出了被构造成与图1a的内窥镜装置兼容的流量传感器装置。
30.图4a示出了机动化展开装置的第一实施例的透明的侧视图。
31.图4b示出了图4a的机动化展开装置的透明的透视图。
32.图5a示出了机动化展开装置的第二实施例的透明的侧视图。
33.图5b示出了图5a的机动化展开装置的透明的透视图。
34.图6示出了与图4a-5b的机动化展开装置和细长端部执行器装置兼容的示例性segura
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手柄。
35.图7a-7f示出了与segura
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/dakota
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手柄兼容的示例性细长端部执行器装置。
36.图8示出了步进马达控制板。
37.图9示出了内窥镜装置的带有马达的手柄，用于控制远侧末端的偏转。
38.图10a-10c示出了用于驱动图9装置的拉线轮的齿轮系。
39.图10d示出了图9的装置的拉线轮，其形成有齿轮。
40.图11示出了带有滑轮的图10a-10c的齿轮系。
41.图12示出了用于控制内窥镜末端和细长端部执行器装置的人体工程学按钮垫。
具体实施方式
42.参考以下描述和附图，可以进一步理解本公开，其中，相同的元件用相同的附图标记表示。示例性实施例描述了一种具有内窥镜手柄的内窥镜，该内窥镜手柄带有一个或更多个外部通信接口(例如，usb端口)和与内窥镜兼容并且可插入到其中的附件装置。例如，附件装置可以包括压力传感器、温度传感器、流量传感器、附加的摄像机、附加的灯、光学传感器、导管、激光飞行时间距离传感器、展开装置、其他传感器或其组合。
43.在另一个实施例中，描述了一种附件装置，该附件装置是用于控制细长端部执行器装置以捕获例如肾结石等的机动化展开装置。机动化展开装置与内窥镜兼容，或者可以与内窥镜集成在一体的手柄中。细长端部执行器装置指的是与机动化展开装置兼容并由机动化展开装置致动的多种装置中的任何一种。例如，细长端部执行器装置可以是用于捕获肾结石的取回装置、激光纤维装置、治疗针、勒除器、镊子、带结扎装置等。任何细长端部执行器装置都可以装配有例如segura
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或dakota
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手柄，手柄的尺寸和形状可与机动化展开装置一起使用。因此，与segura
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或dakota
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手柄(或类似装置)兼容和装配有segura
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或dakota
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手柄(或类似装置)的任何细长端部执行器装置也都可以与机动化展开装置一起使用。
44.在另一个实施例中，内窥镜手柄具有用于控制内窥镜轴的远侧末端的关节运动的马达。马达可以是例如步进马达，其允许精确地定位和保持轴末端和/或精确地控制细长装置的端部执行器特征。马达可以在手柄内部，或者可以在外部联接到手柄，例如，通过柔性驱动轴延伸件等连接到拉线轮。
45.在每个实施例中，内窥镜手柄与附件装置之间的通信接口，无论是内部通信接口还是经由外部通信接口，都布置成使得操作的外科医生可以操作远侧轴末端的关节运动，并以人体工程学方式控制附件装置。例如，在一个实施例中，在机动化展开装置经由外部通信接口连接到内窥镜手柄的情况下，用于远侧轴末端的偏转旋钮和用于机动化展开装置的按钮控制器布置成使得两者可以同时或独立地操作，而不会使外科医生的手过度紧张。
46.在另一个实施例中，在机动化展开装置与内窥镜手柄为一体或以其他方式兼容的情况下，按钮垫可以用于操作轴末端和细长装置两者。按钮垫可以包括例如位于内窥镜手柄的底侧的四个瞬时按钮，并且可以由外科医生的抓握手拇指操作。按下按钮会使内窥镜轴或端部执行器发生移动，并且松开按钮会使步进马达停止并保持当前位置。在另一个实施例中，可以使用非瞬时按钮，例如典型的接通/断开开关。在又一个实施例中，控制完全经由例如控制台远离装置实现。
47.本实施例具有在内窥镜手柄中的数据总线，在这种情况下可以经由各种附件装置接收数据，并且可以实现对这些装置的控制。手柄可以经由线缆联接到内窥镜控制台等，将来自装置的数据发送到内窥镜控制台，或从到内窥镜控制台实现对装置的控制。在一些实施例中，来自一个附件装置和/或内窥镜的数据可以用于控制另一个附件装置和/或内窥镜的操作。例如，来自压力传感器的读数可以触发冲洗机构的操作。在另一个示例中，来自激光距离传感器的输出可以经由步进马达调整/优化从激光纤维末端到输尿管结石的距离，以在结石破碎期间最大化激光效率。在另一个实施例中，来自附件装置的数据显示在例如监视器屏幕上，以便外科医生相应地进行评估和反应。
48.图1a-1b示出了根据本公开的各种示例性实施例的与供电和数据附件兼容的内窥镜装置100的前视图和后视图。内窥镜装置100可以专用于特定的内窥镜手术，例如输尿管镜检查，或者可以是适用于多种手术的通用装置。装置100包括连接到内窥镜轴104的手柄102，内窥镜轴在远侧端部103处具有偏转的远侧末端106。如本领域技术人员所理解的，远侧末端106具有摄像机，并且可以例如具有在多于一个方向上的完全270
°
的偏转能力，用于观察患者解剖结构。
49.内窥镜装置100的手柄102具有多个元件，所述多个元件被构造成便于内窥镜手术。线缆108从手柄102延伸，并且被构造成用于附接到电子装置(未图示)，例如计算机系统、控制台、微控制器等，用于提供电力、分析内窥镜数据、控制内窥镜介入或执行其他功能。线缆108所连接到的电子装置可以具有识别其他内窥镜附件并与其他内窥镜附件交换数据的功能，这将在下文详细描述。手柄102具有抓握区域118，供操作的外科医生在进行内窥镜手术时抓持。如本领域技术人员所理解的，可以致动装置的近侧端部105处的偏转旋钮116来控制远侧末端106的偏转。即使当内窥镜具有机动化偏转器件时(将在下面详细描述)，在该实施例中，仍然可存在短手柄形式的偏转旋钮116，用于在例如电力故障的情况下手动地拉直远侧末端106和从患者解剖结构中移除轴104。
50.手柄102进一步具有用于附接附件装置的至少一个通信接口。在本实施例中，手柄102具有第一通信接口112和第二通信接口114，在本实施例中，它们是通用串行总线c型(usb-c)端口。然而，可以使用或多或少的各种类型的通信接口，包括例如定制接口。在其他实施例中，手柄102仅具有一个通信接口，但是可以接收例如具有用于连接多个附件的多个端口的usb集线器。通信接口112、114除了与附件装置交换数据之外，还可以向附件装置提
供电力。因此，附件装置不需要具有延伸到控制台的单独线缆或者增加手柄102的额外重量的电池。附件装置可以唯一地与装置100相关联，并且由控制台通过“即插即用”功能来识别，而不需要任何使用者设置。
51.t形连接器110从手柄102的远侧部分延伸，并提供有两个端口124、126，用于进入内窥镜轴104的工作通道。在该实施例中，第一和第二端口124、126彼此垂直地布置，其中第一端口124面向远侧，而第二端口126面向近侧。附件装置或细长端部执行器装置可以穿过第一和第二端口124、126中的任一个，然而，当该装置在t形连接器110的近侧时，第二端口126可能是优选的。在另一个实施例中，使用y形连接器，其中第一和第二端口都面向近侧，使得两个装置可以从y形连接器的近侧的位置进入内窥镜轴104的工作通道。
52.各种附件装置可以与两个通信接口112、114中的任一个匹配，然而，某些附件装置与两个接口112、114中的任一个更加兼容。第一通信接口112在手柄102上位于远侧。某些附件装置具有从这些装置延伸的相应的通信接口(例如，阳性usb-c端口)，这些相应的通信接口有助于它们与第一通信接口112的空间兼容性。
53.例如，图2示出了压力传感器装置200，其被构造成与内窥镜装置100兼容，特别是与内窥镜装置100的第一通信接口112兼容。压力传感器装置200具有通信接口202，该通信接口可以与内窥镜装置100的第一通信接口112匹配，例如插入到第一通信接口中。压力传感器装置200具有从装置200的近侧端部205延伸到装置200的远侧端部203的轴204。轴204具有延伸穿过其长度的贯通腔，即通道。轴204的近侧端部具有从其延伸的阴性鲁尔集线器210和与之邻近的通信接口202。内窥镜装置100的通信接口112是成角度的，使得当压力传感器装置200附接到内窥镜装置100时，鲁尔集线器210以类似于t形连接器110的第二端口126的方式定向。因此，压力传感器装置200在使用期间更容易与阳性鲁尔端口联接，用于例如流体连通。
54.压力传感器装置200具有在轴204远侧端部处的压力传感器206和与其邻近的多个夹子208，用于将压力传感器装置200的轴204固定到内窥镜轴104。尽管本实施例使用了夹子208，但是轴204可以通过其他器件(例如保持器等)固定到内窥镜轴104。
55.如上所述，压力传感器装置200还可以与内窥镜装置100的第二通信接口114匹配。然而，在目前描述的实施例中，考虑到压力传感器装置200的轴204可以容易地夹持到内窥镜装置100的轴104以及医用鲁尔集线器210的定位，与第一通信接口112匹配是优选的。
56.在另一个示例中，图3示出了流量传感器装置300，其被构造成与内窥镜装置100兼容，特别是与内窥镜装置的第一通信接口112兼容。类似于压力传感器装置200，流量传感器装置300具有可以与内窥镜装置100的第一通信接口112匹配的通信接口302。流量传感器装置300具有从装置300的近侧端部305延伸到装置300的远侧端部303的轴304。轴304具有延伸穿过其长度的贯通腔。轴304的近侧端部具有从其延伸的阴性鲁尔集线器310、与之相邻的通信接口302和手柄312。类似于压力传感器装置200，流量传感器装置300容易与阳性鲁尔端口联接，用于流体连通或任何其他原因。
57.流量传感器装置300具有邻近手柄312的流量传感器306和邻近轴304的远侧端部的多个夹子308，用于将流量传感器装置300的轴304固定到内窥镜轴104。与压力传感器装置200类似，流量传感器装置300可以使用夹子308之外的附接器件，例如保持器等。压力传感器装置200还可以与内窥镜装置100的第二通信接口114匹配，然而，考虑到上述空间优
势，与第一通信接口112匹配是优选的。
58.第二通信接口114在手柄102上位于近侧，并且与被构造成经由例如第二端口126与插入穿过内窥镜轴104的工作通道的附件装置兼容。例如，附件装置(比如附加的摄像机、附加的灯、光学传感器或其他装置)可以与第二通信接口114匹配并插入到工作通道中。这样，装置的线缆/轴就不会妨碍操作的外科医生，并且可以在不严重弯折附件的情况下使用。
59.然而，这些装置也可以具有柔性线缆，该柔性线缆插入到第一通信接口112中，并且在不损坏线缆的情况下弯曲到工作通道中。因为第二通信接口114在t形连接器110的近侧，其中t形连接器110的第二端口126指向近侧，所以可能存在输尿管镜手术期间使用的流体向近侧泄漏和/或溅射的情况。因此，近侧的第二通信接口114可以具有流体密封器，例如tuohy borst适配器、urolok
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或gateway
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。内窥镜装置100的控制台线缆108可以与通信接口112、114之一相关联，使得手柄102上的接口不是必需的。例如，线缆108可以是分叉的，并且具有从线缆108的分叉部分延伸的接口，例如usb端口。
60.在本实施例中，内窥镜装置100的手柄102具有两个安装孔120、122，所述安装孔定位成联接到例如与细长端部执行器装置兼容的机动化展开装置400。细长端部执行器装置可以是具有多种用途的多种装置中的任何一种，例如捕获和移除物体(比如肾结石)，这将在下面进一步详细说明。
61.图4a示出了机动化展开装置400的透明的侧视图，并且图4b示出了机动化展开装置的透明的透视图。机动化展开装置400可以利用相应的安装销402、404在安装孔120、122处联接到内窥镜装置100。展开装置400具有通信接口406，该通信接口可以与内窥镜装置100的第二通信接口114匹配，例如插入到第二通信接口中。通信接口406可以是例如阳性usb-c端口。通信接口406经由柔性线缆408连接到马达412的控制板410。控制板410包括电端口(在这种情况下用于连接usb)、驱动电路和用于连接马达412的马达端子。马达412可以是例如步进马达。
62.马达412可以由例如图12所示的按钮垫1200提供的信号来致动。在另一实施例中，响应于内窥镜传感器读数生成信号。如果柔性线缆408足够长，则通信接口406可以与内窥镜装置100的第一通信接口112匹配，然而，在目前描述的实施例中，机动化展开装置400特别适合于经由第二通信接口114连接。经由通信接口112、114之一连接到展开装置400允许经由手柄102上的控制器来致动展开装置400。
63.机动化展开装置400具有从装置400的远侧端部403延伸到装置400的近侧端部405的手柄联接器414。手柄联接器414被构造成接收细长端部执行器装置的手柄，这将在下面参照图6-7进行描述。细长端部执行器装置包括拉线和外护套，其将经由内窥镜装置100的t形连接器110或内窥镜装置的其他实施例进给穿过轴104的工作通道。细长端部执行器装置包括在拉线的近侧端部处的手柄和在拉线的远侧端部处的端部执行器，端部执行器可由手柄上的滑动件在延伸的打开状态与缩回的闭合状态之间致动，例如用于在内窥镜手术期间抓持物体或者延伸/缩回激光纤维或治疗针。
64.在替代实施例中，细长端部执行器装置和机动化展开装置400形成在单个一体单元中。端部执行器可经由托架416的线性运动来致动，所述托架联接到细长端部执行器装置手柄的滑动件，这将在下面详细描述。例如，当细长装置手柄插入到手柄联接器414中时，托
架416的远侧移动可以导致细长端部执行器装置的滑动以闭合端部执行器，而托架416的近侧移动可以导致端部执行器打开。托架416的移动经由马达412经由展开装置400内部的致动链接来实现，这将在下面描述。
65.展开装置400的托架416被构造成在装置400的通道424内滑动。通道424防止除了近侧/远侧滑动之外的任何运动。托架416具有狭槽422，销420被构造为在狭槽中滑动，销420经由臂418连接到马达412。当马达412被致动时，使得臂418围绕预定弧段426旋转。销420与狭槽422的链接将臂418的角运动转化为托架416的线性运动。狭槽422允许销420在正交于近侧/远侧方向的方向上稍微地平移，同时在近侧/远侧方向上驱动托架416。当托架416被带到其最远侧位置时，端部执行器完全闭合，而当托架416被带到其最近侧位置时，端部执行器完全打开，在其最远侧位置与最近侧位置之间具有不同程度的打开/闭合。
66.在替代实施例中，如图5a-5b所示，展开装置500从远侧端部503延伸到近侧端部505，并且可以使用导向螺杆代替关于展开装置400描述的链接来驱动托架516。类似于第一展开装置400，第二展开装置500具有用于将第二展开装置500附接到内窥镜装置100的安装销502、504。此外，通信接口506、柔性线缆508、驱动控制板510、手柄联接器514、托架516和通道528基本上类似于关于展开装置400描述的那些。然而，展开装置500具有用于马达的两个位置选项，这两个位置选项都联接到导向螺杆，即用作将旋转运动转化为线性运动的链接的螺杆。
67.在第一实施例中，马达512布置在邻近容纳托架516的通道528的位置并且定向成平行于该通道。当马达512被致动时，从马达延伸的导向螺杆518旋转。导向螺杆518联接到螺纹通孔520，该螺纹通孔延伸穿过托架516的一部分。因此，随着导向螺杆518旋转，托架516在近侧/远侧方向上被驱动。在第二实施例中，马达522布置在容纳托架516的通道528近侧的位置处。导向螺杆524从马达522延伸，并且联接到螺纹通孔526，该螺纹通孔延伸穿过托架516的近侧部分。第二马达522以与第一马达512基本相似的方式驱动托架516。
68.在替代实施例中，装置400、500可以实现齿条和小齿轮机构，以驱动托架416、516的线性运动。小齿轮可以附接到步进马达轴，并且齿条可以是托架的组成部分。
69.图6示出了示例性segura
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手柄600，其可以装配到任一个上述细长端部执行器装置。在另一个实施例中，可以使用dakota
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手柄，其类似于segura
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手柄，但修改成具有可靠的打开触发器。因此，手柄600可以是segura
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手柄或dakota
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手柄，取决于其所装配的细长端部执行器装置，或者可以是用于致动端部执行器装置的类似装置。
70.segura
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手柄600具有主体602，滑动件604可以在主体上滑动。阳性鲁尔接头610附接到滑动件604的远侧端部，而细长端部执行器装置的轴(即拉线)由钳口夹钳606保持在主体602的近侧端部605处。随着帽608被拧到主体602上，帽608迫使钳口606围绕端部执行器装置的轴闭合。主体602具有用于细长端部执行器装置的轴的贯通腔(未图示)。因此，可以看到，滑动件604可以相对于主体602和细长端部执行器装置的轴移动。
71.端部执行器装置的外护套经由阴性鲁尔接头连接到阳性鲁尔接头610，并且延伸以覆盖端部执行器装置的远侧端部处的端部执行器。当滑动件604向远侧移动时，它进而使外护套在端部执行器上向远侧移动，以闭合端部执行器，并且当滑动件604向近侧移动时，它进而使外护套向近侧移动，以露出端部执行器的远侧端部，从而使自打开、记忆设定的端部执行器打开。segura
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手柄600中的行程限制器掌控滑动件604相对于端部执行器尺寸的
行程，其中t是滑动件604的行程长度。
72.如前所述，在这些实施例中，展开装置400、500的托架416、516的尺寸和形状适于与segura
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手柄600的滑动件604兼容。因此，当展开装置400被致动以使托架416在近侧或远侧方向上移动时，滑动件604相应地相对于主体602移动，并且端部执行器装置的端部执行器朝向打开移动或朝向闭合移动。
73.图7示出了与segura
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手柄600兼容的细长端部执行器装置的示例，包括结石/颗粒取回篮。图7a-7f分别示出了zero tip
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取回篮702、激光纤维装置704、治疗针706、勒除器708、镊子710和带结扎器712。每个细长端部执行器装置都可以装配有segura
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手柄，并且可以由展开装置400或500操作。
74.关于展开装置400和500描述的马达可以是例如dc马达、伺服马达、步进马达等。马达的优选实施例是步进马达。步进马达是一种无刷机电装置，它将施加在励磁绕组上的电脉冲序列转换为精确定义的步进的机械的轴旋转。对于每个离散脉冲，马达的轴旋转经过固定的角度，该角度可以以任何上述方式转换成线性运动。每个脉冲提供一步运动，即步进马达轴针对每个脉冲转过的角度称为步进角，通常以度表示。
75.通过控制脉冲的数目来控制马达轴的位置。该特征使步进马达非常适合于开环的控制系统，其中，轴的精确位置利用准确的脉冲数目来保持，而无需使用反馈传感器。如果步进角越小，每转的步进的数目就越大，并且所获得的位置精度就越高。步进角可以大至90度，并且可以小至0.72度，然而，常用的步进角为1.8度、2.5度、7.5度和15度。
76.轴的旋转方向取决于施加到定子上的脉冲序列。轴的速度或平均马达速度与施加在励磁绕组上的输入脉冲的频率(输入脉冲的速率)成正比。因此，如果频率低，则步进马达逐步地旋转，并且对于高频率，则它由于惯性而像dc马达一样连续地旋转。步进马达即使在静止状态下也能继续产生保持扭矩。这意味着马达可以在不使用机械制动器的情况下保持在停止位置。内置的脉冲发生功能(控制器)允许经由直接连接的个人计算机、可编程控制器或控制台来驱动步进马达。步进马达可以经由数字控制实现精确定位，这种控制将在下面进一步详细解释。
77.图8示出了步进马达控制板800。控制板800包括用于连接usb线缆的usb端口804和用于连接步进马达的马达端子802。当马达是步进马达时，步进马达控制板800可以在展开装置400、500中用作马达412、512或522的控制板410或510。然而，如果不使用步进马达，则相应的控制板被配置为驱动所使用的马达。例如，如果马达412是伺服马达，则控制板412是伺服马达控制板。马达控制板可以是定制的。马达可以经由usb端口804供电，然而，在另一个实施例中，马达可以由电池供电。
78.展开装置400具有用于经由控制板410和马达412控制托架移动的按钮430。展开装置400优选地具有至少两个按钮430。例如，第一按钮可以被按压以使托架在远侧方向上行进，并且当释放该按钮时停止。第二按钮可以被按压以使托架在近侧方向上行进，并且当释放该按钮时停止。双击任一按钮可以使托架到达其最远侧位置或最近侧位置。其他按钮按压配置可以例如增加或降低托架运动的速度。
79.在图12所示的实施例中，最近侧按钮1202用于内窥镜轴向上方向(us),而最远侧按钮1201用于内窥镜轴向下方向(us)。在其他国家，近侧按钮用于向下方向，而远侧按钮用于向上方向。使用者可以对按钮垫上的两个侧按钮1203、1204进行编程，以在按压时使托架
向远侧或向近侧移动，因为当程序中的条件语句为真时，微处理器经由程序执行步进马达的移动方向。也可以通过修改条件语句来切换向上和向下内窥镜轴按钮，而不切换拉线轮的拉线。
80.按钮430邻近内窥镜装置100的抓握区域118和偏转旋钮116的设置(当内窥镜装置100和展开装置400附接时)为装置的使用者提供了人机工程学益处。例如，典型的使用者可能难以同时操作展开装置和内窥镜偏转，尤其是当拇指在偏转旋钮116上以完全偏转伸出时，以及尤其是如果使用者的手很小。由于按钮430和偏转旋钮116的接近，装置100、400的空间构造允许轻松使用。取回装置500类似地具有用于以与上述类似的方式控制托架移动的按钮530。
81.在替代实施例中，可以实施用于控制端部执行器的语音命令，例如但不限于“打开”、“闭合”、“停止”、“更快”、“更慢”、“加载”等。
82.不同的细长端部执行器装置可以在展开装置400中实施，每个端部执行器装置都具有用于控制端部执行器的不同数据集。例如，每个端部执行器装置对于托架可以具有不同的停止极限或行程长度。然而，通过内窥镜装置100的“即插即用”功能，数据集可以自动地加载到控制器。
83.替代地，可以通过控制台上的下拉菜单来选择细长端部执行器装置的类型。为了将segura
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手柄组装到展开装置400，例如通过按压图12的按钮1203，将托架移动到最近侧位置，并且segura
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手柄的滑动件也移动到最近侧位置。这将使滑动件和托架的轮廓相匹配，使得segura
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手柄对齐并且可以卡扣到展开装置中。例如，按钮1204被按压，以在端部执行器插入到内窥镜的工作通道中之前闭合或缩回端部执行器。为了移除细长端部执行器装置，通过按压例如按钮1204来闭合端部执行器。端部执行器的轴被撤回，并且segura
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手柄可以从展开装置上取下，并且放在一边以备以后使用。另一个细长装置可以快速地替换先前的细长装置来执行其功能。
84.在替代实施例中，内窥镜装置100和展开装置400或500可以在单个一体单元中实现。在这样的实施例中，取代使用安装孔和安装销来连接相应装置，将展开装置构建在内窥镜装置的手柄中，并且所有相关布线都在装置内。
85.在又一个实施例中，内窥镜装置100的远侧末端106的偏转可以使用与展开装置400相同的控制板(例如控制板800)来机动化/布线。在这样的实施例中，第二驱动器和第二马达将在手柄102中实施，用于控制远侧末端106。
86.图9示出了内窥镜装置的带有马达902的手柄900，用于控制远侧末端的偏转。本实施例中的内窥镜装置具有两根拉线(未示出)，用于使远侧末端在两个方向中的任一方向上偏转。拉线轮904具有第一拉线附接件906和第二拉线附接件908。马达902安装在手柄900中，其驱动轴安装在拉线轮904的中心。偏转旋钮910可以经由控制器/驱动器和布线(未示出)来与拉线轮904的旋转键接。因此，偏转旋钮910可以作为开关操作，并且独立于拉线轮904旋转。
87.当在第一方向上在偏转旋钮910上施加压力时，马达902将使拉线轮904旋转，使得两根拉线中的一根(例如附接到第一拉线附接件906的拉线)在两个方向中的一个上拉动内窥镜装置的远侧末端。类似地，当在第二方向上在偏转旋钮910上施加压力时，马达902将使拉线轮904旋转，使得两根拉线中的第二根(例如附接到第二拉线附接件908的拉线)在两个
方向中的第二个方向上拉动内窥镜装置的远侧末端。偏转旋钮910的释放可以使马达902停止，允许保持偏转的远侧末端的位置。马达902的最大角行程将被设定为远侧末端偏转的极限。
88.可以在手柄900中使用齿轮系来代替直接驱动拉线轮904的马达902。图10a-10c示出了简单的双齿轮系1000，其中较小齿轮1002驱动较大齿轮1004，较大齿轮使拉线轮904旋转。较大齿轮1004和拉线轮904可以形成为单个零件，在这种情况下，齿轮齿从拉线轮904的圆周/周边延伸，如图10d所示。图11示出了具有较小齿轮1102和较大齿轮1104的双齿轮系1100，该双齿轮系包括滑轮带1106。上述实施例的机械优势是使用功率较小/成本较低的马达。在装置900中，与使用图10-11所示的齿轮系系统相比，直接驱动拉线轮904将需要更高的马达扭矩规格。
89.本公开的上述各方面可以以各种方式组合。在第一示例中，内窥镜末端和展开装置两者都是机动的。图12示出了用于控制内窥镜末端和展开装置的人体工程学按钮垫1200。按钮垫1200具有第一按钮1201、第二按钮1202、第三按钮1203和第四按钮1204。按钮垫1200还邻近缩短的偏转旋钮1205。偏转旋钮1205被缩短，以允许按钮垫1200邻近偏转旋钮1205放置。在其他实施例中，偏转旋钮1205可以被完全消除，其中内窥镜末端的偏转由按钮垫1200控制。在另一个实施例中，缩短的偏转旋钮可以在例如电力故障的情况下用作安全/紧急救助特征，这是考虑到偏转的内窥镜轴在其能够从身体上无损伤地移除之前必须被拉直。
90.按钮垫1200连接到控制器，所述控制器被编程用于介入的所有方面。按钮垫1200位于内窥镜手柄的底侧上，并且可以例如通过内窥镜手柄抓握手的拇指来操作。例如，第一和第二按钮1201、1202(彼此相对)可以用于使内窥镜末端在两个方向中的任一方向上偏转。第三和第四按钮1203、1204(彼此相对)可以用于控制细长端部执行器装置的打开/闭合。可以实施第五按钮，使得当第五按钮“接通”时，第三和第四按钮1203、1204用于打开/关闭流体管理系统以冲洗成像腔体。
91.在另一个实施例中，这些按钮被实现在控制台、平板电脑(例如ipad)等上并被远程地控制。因此，内窥镜装置可以在没有直接在其上实现的控制特征的情况下形成，并且可以经由蓝牙、红外遥控器等来控制。
92.本领域技术人员将理解，在不脱离本发明概念的情况下，可以对上述实施例进行改变。还应当理解，与一个实施例相关联的结构特征和方法可以结合到其他实施例中。因此，应当理解，本发明不限于所公开的特定实施例，而是修改也涵盖在由所附权利要求限定的本发明的范围内。