一种内窥镜辅助操作装置及其控制方法

1.本发明涉及医疗器械技术领域，并具体涉及一种内窥镜辅助操作装置及其控制方法。


背景技术：

2.内窥镜检查是由体外经过人体自然腔道送入体内，对体内疾病进行检查的一种光学仪器检查，其可以直接观察到脏器内腔病变，确定其部位、范围，并可进行照相、活检或刷片，大大的提高了癌的诊断准确率，并可进行某些治疗；现有传统的内窥镜操作时存在以下问题：
①
传统的操作方式无法精确控制先端部的角度偏转、充气以及吸水功能以及插入部的进给动作，医生劳动强度高；
②
传统的内窥镜操作无法实时反馈先端部的角度偏转情况以及插入部的移动情况，以至于医生无法判断先端部在肠道内的姿态和位置；
③
操作安全性差，在极端情况下如果受力超过安全值时没有应对措施，容易对患者造成伤害；
④
传统的内窥镜辅助操作装置无法适用于不同直径尺寸的插入部，适用程度较低。


技术实现要素：

3.本发明针对现有技术存在的不足，提供一种内窥镜辅助操作装置及其控制方法，用以解决现有技术中内窥镜辅助操作装置存在的操控精度差、无法实时获取先端部姿态及位置、操控安全性差以及适用程度低的技术问题。
4.本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种内窥镜辅助操作装置，包括作用于内窥镜的操作部辅助装置和插入部进给装置；
5.所述操作部辅助装置用于控制弯曲部进行上下和左右偏转，该操作部辅助装置包括用于驱动转轮ⅰ和转轮ⅱ旋转的同心驱动机构，该同心驱动机构分别与转轮ⅰ和转轮ⅱ连接，通过设置同心驱动机构实现自动控制转轮ⅰ和转轮ⅱ的旋转，整体装置占用空间小，对手术场所的空间以及内窥镜的插入部可使用的长度占用程度低；
6.所述插入部进给装置用于驱动插入部实现其前后移动，该插入部进给装置包括用于调节适用于插入部尺寸的间距调节机构，通过设置间距调节机构，可保证驱动插入部前后移动的同时实现调节间距以适用于不同尺寸的插入部，适用范围更广泛。
7.进一步，所述同心驱动机构包括转轮ⅰ驱动机构和转轮ⅱ驱动机构，该转轮ⅰ驱动机构包括旋转驱动件ⅰ，该旋转驱动件ⅰ通过传动机构ⅰ驱动转轮控制件ⅰ带动转轮ⅰ旋转，所述转轮ⅱ驱动机构包括旋转驱动件ⅱ，该旋转驱动件ⅱ通过传动机构ⅱ驱动转轮控制件ⅱ带动转轮ⅱ旋转，所述转轮控制件ⅰ和转轮控制件ⅱ同心安装。
8.进一步，所述转轮控制件ⅰ和转轮ⅰ通过成形、摩擦、卡接或者夹持方式实现同步转动，所述转轮控制件ⅱ和转轮ⅱ通过成形、摩擦、卡接或者夹持方式实现同步转动，通过采用上述方式可以实现转轮控制件和对应的转轮同步转动，从而提高操作精度。
9.进一步，所述传动机构ⅰ和传动机构ⅱ为齿轮传动、皮带传动或者蜗轮蜗杆传动的一种。
10.进一步，所述旋转驱动件ⅰ和旋转驱动件ⅱ采用旋转电机或回转油缸。
11.进一步，所述传动机构ⅰ包括由旋转驱动件ⅰ驱动旋转的主动传动件ⅰ，该旋转驱动件ⅰ与主动传动件ⅰ之间同轴安装扭矩限制器ⅰ，该主动传动件ⅰ与被动传动件ⅰ啮合安装，所述被动传动件ⅰ与转轮控制件ⅰ同步转动安装；所述传动机构ⅱ包括由旋转驱动件ⅱ驱动旋转的主动传动件ⅱ，该旋转驱动件ⅱ与主动传动件ⅱ之间同轴安装扭矩限制器ⅱ，该主动传动件ⅱ与被动传动件ⅱ啮合安装，所述被动传动件ⅱ与转轮控制件ⅱ同步转动安装，通过采用扭矩限制器，在极端情况下若先端部受力超过安全值时有应对措施，不易对患者造成伤害，提高了操作安全性。
12.进一步，所述被动传动件ⅰ同轴安装传动轴ⅰ，该传动轴ⅰ通过轴承ⅰ转动安装外壳a上，所述转轮控制件ⅰ与传动轴ⅰ同轴安装，所述被动传动件ⅱ通过轴承ⅱ转动安装外壳a上，所述旋转驱动件ⅰ和旋转驱动件ⅱ均安装在外壳a上，该外壳a与内窥镜均安装在基座上。
13.进一步，所述插入部进给装置还包括进给动力部、由进给动力部驱动其旋转的主动摩擦轮和安装在间距调节机构上的从动摩擦轮，所述主动摩擦轮和从动摩擦轮之间留有供插入部穿过的间隙，该间隙通过间距调节机构进行调节，通过设置间距调节机构，避免存在由于主动摩擦轮和从动摩擦轮之间的间距过小难以将内窥镜的先端部放置于两摩擦轮之间或者由于间距过大难以提供足够的压紧力驱动内窥镜插入部移动的问题，实用性更强，便于操作，省时省力。
14.进一步，所述间距调节机构包括通过弹性部件安装在外壳b上的被动轮支撑架，该被动轮支撑架上转动安装从动摩擦轮，该被动轮支撑架在弹性部件的弹力作用下实现从动摩擦轮与主动摩擦轮之间的距离调节，所述被动轮支撑架通过滑动机构与进给动力部相对滑动安装，所述弹性部件可以采用弹簧，通过设置弹性部件，既能保证主动摩擦轮和从动摩擦轮之间的压紧力，同时又可以实现快速放置先端部以提高操作效率。
15.进一步，所述滑动机构包括安在外壳b上的滑轨和滑动安装在滑轨上的滑块，该滑块安装在被动轮支撑架上，所述被动轮支撑架上还安装驱动杆，该驱动杆的另一端穿过外壳b延伸到外壳b外部，通过设置驱动杆，需要加大两摩擦轮之间的间隙时，可以拉动驱动杆使被动轮支撑架朝远离主动轮支撑架的方向移动以快速放置先端部，结构设计灵活易操作。
16.进一步，所述被动轮支撑架上设置用于安装弹性部件的凸台，所述外壳b上可拆卸安装调节件，该调节件的杆部与弹性部件连接。
17.进一步，所述主动摩擦轮转动安装在主动轮支撑架上，所述主动轮支撑架安装在外壳b上，所述主动摩擦轮和进给动力部通过输出轴传动件轴连接，所述进给动力部还安装与其信号连接的编码器。
18.进一步，还包括用于分别驱动按钮ⅰ和按钮ⅱ的直线动力部件，所述按钮ⅰ和按钮ⅱ分别控制先端部的注气和吸水功能，所述按钮ⅰ和按钮ⅱ分别通过安装在外壳a上的直线动力部件驱动其进行直线往复运动，通过采用直线动力部件控制按钮ⅰ和按钮ⅱ的直线动作，方便快捷，省时省力，有利于实现自动控制，所述直线动力部件与外壳a之间安装缓冲件，该缓冲件具有减小冲击力，对直线动力部件的位置进行辅助固定的功能。
19.进一步，还包括用于发送控制信号以及接收数据反馈的姿态反馈控制装置，该姿
态反馈控制装置包括控制中枢、控制信号端、信号显示部和数据显示部，所述控制信号端、信号显示部和数据显示部分别与控制中枢信号连接；
20.所述控制中枢用于接收控制信号端的动作信号，用于将动作信号发送给按钮ⅰ和按钮ⅱ的直线动力驱动部、操作部辅助装置的旋转驱动件ⅰ和旋转驱动件ⅱ以及插入部进给装置的进给动力部，用于接收旋转驱动件ⅰ和旋转驱动件ⅱ的旋转角度数据以及进给动力部的移动长度数据，所述控制中枢还用于将动作信号发送至信号显示部进行状态显示，所述控制中枢还用于将数据反馈至数据显示部进行数据显示，通过设置姿态反馈控制装置，能够实时获取各动力部件的状态以及弯曲部的偏转角度和长度位移，并进行数据和信号显示，便于操作时及时了解内窥镜在腔体内的姿态和位置，不会因操作者的失误对患者的生命安全造成威胁，提高操作的安全性。
21.一种内窥镜检查的辅助操作装置的控制方法，该控制方法包括通过控制中枢接收旋转驱动件ⅰ和旋转驱动件ⅱ的旋转角度数据以及进给动力部的移动长度数据，然后将该数据传输至数据显示部进行显示。
22.进一步，该控制方法还包括通过控制信号端对旋转驱动件ⅰ、旋转驱动件ⅱ、进给动力部以及按钮ⅰ和按钮ⅱ的直线动力驱动部发送动作信号，实现旋转驱动件ⅰ和旋转驱动件ⅱ分别控制转轮ⅰ和转轮ⅱ旋转，从而实现弯曲部的上下和左右偏转，实现进给动力部控制主动摩擦轮旋转，在主动摩擦轮和从动摩擦轮的摩擦力下带动插入部实现前后移动，实现直线动力驱动部驱动按钮ⅰ和按钮ⅱ做直线运动，进而实现先端部的注气和吸水动作。
23.进一步，该控制方法还包括通过控制中枢将各部件状态发送至信号显示部，以实现各部件的运行状态。
24.上述控制方法的有益效果是：通过信号控制端发出动作信号至控制中枢，然后通过控制中枢发送指令，实现自动控制各个动力部件的动作，进而实现内窥镜弯曲部的上下和左右偏移以及插入部的前后移动，同时采集各个动力部件的动作数据并进行显示，从而精确控制内窥镜的动作，替代传统的医生手动操作方式，极大地降低了医生的劳动强度，并且可以实时获取内窥镜的先端部和插入部的姿态和位置，从而精确掌控内窥镜的操作，避免因不能及时获取内窥镜的状态而对患者造成伤害，提高了操作安全性。
附图说明
25.图1为现有技术中内窥镜的结构示意图；
26.图2为现有技术中内窥镜的局部结构示意图；
27.图3本发明实施例的整体结构示意图；
28.图4为本发明实施例的操作部辅助装置的结构示意图；
29.图5为图4中的操作部辅助装置的俯视示意图；
30.图6为图5中a-a处的剖视图；
31.图7为图5中b-b处的剖视图；
32.图8为本发明实施例的插入部进给装置的外部结构示意图；
33.图9为本发明实施例的插入部进给装置的内部结构示意图。
34.图中1.基座，2.内窥镜，21.插入部，22.弯曲部，23.先端部，24.转轮ⅰ，25.转轮ⅱ，3.插入部进给装置，301.进给动力部，302.编码器，303.主动轮支撑架，304.输出轴传动件，
305.主动摩擦轮，306.从动摩擦轮，307.滑轨，308.滑块，309.弹性部件，310.驱动杆，311.调节件，312.被动轮支撑架，4.外壳a，50.旋转驱动件ⅰ，51.扭矩限制器ⅰ，52.主动传动件ⅰ，53.被动传动件ⅰ，54.轴承ⅰ，55.传动轴ⅰ，56.转轮控制件ⅰ，61.旋转驱动件ⅱ，62.扭矩限制器ⅱ，63.主动传动件ⅱ，64.轴承ⅱ，65.转轮控制件ⅱ，66.被动传动件ⅱ，7.按钮ⅰ，8.按钮ⅱ，9.外壳b，10.直线动力部件，11，缓冲件。
具体实施方式
35.以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
36.参照附图1-2，现有的内窥镜2通常由转轮ⅰ24、转轮ⅱ25、按钮ⅰ7、按钮ⅱ8、插入部21、弯曲部23和先端部23组成，内窥镜2的转轮ⅰ24和转轮ⅱ25通过旋转可驱动弯曲部22进行上下和左右偏转，按钮ⅰ7和按钮ⅱ8控制先端部23的注气和吸水功能。
37.参照附图3和4，本发明实施例提供一种内窥镜辅助操作装置，包括作用于内窥镜2转轮ⅰ24和转轮ⅱ25的操作部辅助装置、作用于内窥镜2的插入部21的插入部进给装置3、用于分别驱动按钮ⅰ7和按钮ⅱ8的直线动力部件10，用于发送控制信号以及接收数据反馈的姿态反馈控制装置。
38.其中，所述按钮ⅰ7和按钮ⅱ8分别控制先端部23的注气和吸水功能，所述按钮ⅰ7和按钮ⅱ8分别通过安装在外壳a4上的直线动力部件10驱动其进行直线往复运动，通过采用直线动力部件10控制按钮ⅰ7和按钮ⅱ8的直线动作，方便快捷，省时省力，有利于实现自动控制，直线动力部件10可采用直线电机、气缸或液压缸等；所述直线动力部件10与外壳a4之间安装缓冲件11，该缓冲件11具有减小冲击力，对直线动力部件10的位置进行辅助固定的功能。
39.其中，参照附图4-6，所述操作部辅助装置用于控制弯曲部22进行上下和左右偏转，该操作部辅助装置包括用于驱动转轮ⅰ24和转轮ⅱ25旋转的同心驱动机构，该同心驱动机构分别与转轮ⅰ24和转轮ⅱ25连接，通过设置同心驱动机构实现自动控制转轮ⅰ24和转轮ⅱ25的旋转，整体装置占用空间小，对手术场所的空间以及内窥镜3的插入部21可使用的长度占用程度低；
40.参照附图6和7，所述同心驱动机构包括转轮ⅰ驱动机构和转轮ⅱ驱动机构，该转轮ⅰ驱动机构包括旋转驱动件ⅰ50，该旋转驱动件ⅰ50通过传动机构ⅰ驱动转轮控制件ⅰ56带动转轮ⅰ24旋转，所述转轮ⅱ驱动机构包括旋转驱动件ⅱ61，该旋转驱动件ⅱ61通过传动机构ⅱ驱动转轮控制件ⅱ65带动转轮ⅱ25旋转，所述转轮控制件ⅰ56和转轮控制件ⅱ65同心安装。所述转轮控制件ⅰ56和转轮ⅰ24通过成形、摩擦、卡接或者夹持方式实现同步转动，所述转轮控制件ⅱ65和转轮ⅱ25通过成形、摩擦、卡接或者夹持方式实现同步转动，通过采用上述方式可以实现转轮控制件和对应的转轮同步转动，从而提高操作精度。所述传动机构ⅰ和传动机构ⅱ为齿轮传动、皮带传动或者蜗轮蜗杆传动的一种。所述旋转驱动件ⅰ50和旋转驱动件ⅱ61采用旋转电机或回转油缸。所述传动机构ⅰ包括由旋转驱动件ⅰ50驱动旋转的主动传动件ⅰ52，该旋转驱动件ⅰ50与主动传动件ⅰ52之间同轴安装扭矩限制器ⅰ51，该主动传动件ⅰ52与被动传动件ⅰ53啮合安装，所述被动传动件ⅰ53与转轮控制件ⅰ56同步转动安装；所述传动机构ⅱ包括由旋转驱动件ⅱ61驱动旋转的主动传动件ⅱ63，该旋转驱动件ⅱ61与主
动传动件ⅱ63之间同轴安装扭矩限制器ⅱ62，该主动传动件ⅱ63与被动传动件ⅱ66啮合安装，所述被动传动件ⅱ66与转轮控制件ⅱ65同步转动安装，通过采用扭矩限制器，在极端情况下若先端部受力超过安全值时有应对措施，不易对患者造成伤害，提高了操作安全性。所述被动传动件ⅰ53同轴安装传动轴ⅰ55，该传动轴ⅰ55通过轴承ⅰ54转动安装外壳a4上，所述转轮控制件ⅰ56与传动轴ⅰ55同轴安装，所述被动传动件ⅱ66通过轴承ⅱ64转动安装外壳a4上，所述旋转驱动件ⅰ50和旋转驱动件ⅱ61均安装在外壳a4上，该外壳a4与内窥镜2均安装在基座1上。
41.其中，参照附图8和9，所述插入部进给装置3用于驱动插入部21实现其前后移动，该插入部进给装置包括用于调节适用于插入部21尺寸的间距调节机构，通过设置间距调节机构，可保证驱动插入部21前后移动的同时实现调节间距以适用于不同尺寸的插入部21，适用范围更广泛。
42.参照附图9，所述插入部进给装置3还包括进给动力部301、由进给动力部驱动301其旋转的主动摩擦轮305和安装在间距调节机构上的从动摩擦轮306，所述主动摩擦轮305和从动摩擦轮306之间留有供插入部穿过的间隙，该间隙通过间距调节机构进行调节，通过设置间距调节机构，避免存在由于主动摩擦轮305和从动摩擦轮306之间的间距过小难以将内窥镜2的先端部23放置于两摩擦轮之间或者由于间距过大难以提供足够的压紧力驱动内窥镜2插入部21移动的问题，实用性更强，便于操作，省时省力。所述间距调节机构包括通过弹性部件309安装在外壳b9上的被动轮支撑架312，该被动轮支撑架312上转动安装从动摩擦轮306，该被动轮支撑架312在弹性部件309的弹力作用下实现从动摩擦轮306与主动摩擦轮305之间的距离调节，所述被动轮支撑架312通过滑动机构与进给动力部301相对滑动安装，所述弹性部件309可以采用弹簧，通过设置弹性部件309，既能保证主动摩擦轮305和从动摩擦轮306之间的压紧力，同时又可以实现快速放置先端部23以提高操作效率。所述滑动机构包括安在外壳b9上的滑轨307和滑动安装在滑轨307上的滑块308，该滑块308安装在被动轮支撑架312上，所述被动轮支撑架312上还安装驱动杆310，该驱动杆310的另一端穿过外壳b9延伸到外壳b9外部，通过设置驱动杆310，需要加大两摩擦轮之间的间隙时，可以拉动驱动杆310使被动轮支撑架312朝远离主动轮支撑架303的方向移动以快速放置先端部23，结构设计灵活易操作。所述被动轮支撑架312上设置用于安装弹性部件309的凸台，所述外壳b9上可拆卸安装调节件311，该调节件311的杆部与弹性部件309连接。所述主动摩擦轮305转动安装在主动轮支撑架303上，所述主动轮支撑架303安装在外壳b9上，所述主动摩擦轮305和进给动力部301通过输出轴传动件304轴连接，所述进给动力部301还安装与其信号连接的编码器302。
43.其中，所述姿态反馈控制装置包括控制中枢、控制信号端、信号显示部和数据显示部，所述控制信号端、信号显示部和数据显示部分别与控制中枢信号连接；所述控制中枢用于接收控制信号端的动作信号，用于将动作信号发送给按钮ⅰ7和按钮ⅱ8的直线动力驱动部、操作部辅助装置的旋转驱动件ⅰ50和旋转驱动件ⅱ61以及插入部进给装置3的进给动力部301，用于接收旋转驱动件ⅰ50和旋转驱动件ⅱ61的旋转角度数据以及进给动力部301的移动长度数据，所述控制中枢还用于将动作信号发送至信号显示部进行状态显示，所述控制中枢还用于将数据反馈至数据显示部进行数据显示，通过设置姿态反馈控制装置，能够实时获取各动力部件的状态以及弯曲部的偏转角度和长度位移，并进行数据和信号显示，
便于操作时及时了解内窥镜在腔体内的姿态和位置，不会因操作者的失误对患者的生命安全造成威胁，提高操作的安全性。
44.上述内窥镜检查的辅助操作装置的控制方法，该控制方法包括通过控制中枢接收旋转驱动件ⅰ50和旋转驱动件ⅱ61的旋转角度数据以及进给动力部301的移动长度数据，然后将该数据传输至数据显示部进行显示，该控制方法还包括通过控制信号端对旋转驱动件ⅰ50、旋转驱动件ⅱ61、进给动力部301以及按钮ⅰ7和按钮ⅱ8的直线动力驱动部发送动作信号，实现旋转驱动件ⅰ50和旋转驱动件ⅱ61分别控制转轮ⅰ7和转轮ⅱ8旋转，从而实现弯曲部22的上下和左右偏转，实现进给动力部301控制主动摩擦轮305旋转，在主动摩擦轮305和从动摩擦轮306的摩擦力下带动插入部21实现前后移动，实现直线动力驱动部驱动按钮ⅰ7和按钮ⅱ8做直线运动，进而实现先端部23的注气和吸水动作，该控制方法还包括通过控制中枢将各部件状态发送至信号显示部，以实现各部件的运行状态。
45.上述控制方法的有益效果是：通过信号控制端发出动作信号至控制中枢，然后通过控制中枢发送指令，实现自动控制各个动力部件的动作，进而实现内窥镜2弯曲部22的上下和左右偏移以及插入部21的前后移动，同时采集各个动力部件的动作数据并进行显示，从而精确控制内窥镜的动作，替代传统的医生手动操作方式，极大地降低了医生的劳动强度，并且可以实时获取内窥镜2的先端部23和插入部21的姿态和位置，从而精确掌控内窥镜2的操作，避免因不能及时获取内窥镜2的状态而对患者造成伤害，提高了操作安全性。
46.以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。