本公開涉及醫(yī)學(xué)儀器，并且更具體涉及提供人體工程學(xué)特征并且改進(jìn)流程工作流的醫(yī)學(xué)設(shè)備驅(qū)動(dòng)器。

背景技術(shù)：

導(dǎo)管輔助的內(nèi)窺鏡介入能夠顯著提高內(nèi)窺鏡的導(dǎo)航能力。然而，內(nèi)窺鏡操縱會(huì)是繁瑣的，并且需要多位操作者。對(duì)于需要增加儀器數(shù)量的導(dǎo)管輔助的內(nèi)窺鏡介入而言，這更為明顯。在一種情景下，一名醫(yī)生需要操作內(nèi)窺鏡，而其他操作者采用導(dǎo)管并且可能采用介入工具。內(nèi)窺鏡使用的繁瑣屬性還會(huì)導(dǎo)致操作者的疲勞。

對(duì)于導(dǎo)管輔助的內(nèi)窺鏡介入，采用至少三個(gè)儀器，并且需要許多的自由度(dof)。這需要對(duì)多個(gè)操作者進(jìn)行細(xì)致的協(xié)調(diào)。所述儀器和對(duì)應(yīng)的操作dof可以包括，例如：內(nèi)窺鏡：插入、旋轉(zhuǎn)、操縱、保持遠(yuǎn)端軸以固定和引導(dǎo)、流體沖洗；導(dǎo)管：插入、旋轉(zhuǎn)、偏轉(zhuǎn)；工具：插入、旋轉(zhuǎn)、部署。

用于內(nèi)窺鏡-導(dǎo)管-工具系統(tǒng)的市售導(dǎo)管驅(qū)動(dòng)器的主要限制之一是系統(tǒng)完全改變了常規(guī)導(dǎo)管操作的工作流程。另一限制包括，通常利用超過1-2米長的空間的體積龐大的設(shè)計(jì)是重的并且僅允許地面安裝以及通過遙控操作進(jìn)行控制。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

根據(jù)本原理，一種儀器驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，包括儀器驅(qū)動(dòng)組件，所述儀器驅(qū)動(dòng)組件包括被耦合到第一端部部分的輪的第一集合和被耦合到與所述第一端部部分相對(duì)的第二端部部分的輪的第二集合。所述輪的第一集合被配置為接合其中的細(xì)長儀器，使得所述輪的第一集合的旋轉(zhuǎn)平面與儀器的縱軸共面。所述輪的第二集合被配置為接合其中的細(xì)長儀器，使得所述輪的第二集合的旋轉(zhuǎn)平面被取向?yàn)閮A斜于所述儀器的所述縱軸，其中，所述儀器的運(yùn)動(dòng)是通過控制所述輪的旋轉(zhuǎn)來控制的。所述儀器驅(qū)動(dòng)組件安裝到醫(yī)學(xué)設(shè)備的安裝位置，所述安裝位置允許所述儀器穿過其中，并且被配置為固定所述儀器驅(qū)動(dòng)組件的位置以實(shí)現(xiàn)對(duì)所述儀器的定位。

另一種儀器驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，包括儀器驅(qū)動(dòng)組件，所述儀器驅(qū)動(dòng)組件包括被耦合到第一端部部分的輪的第一集合和被耦合到與第一端部部分相對(duì)的第二端部部分的輪的第二集合。所述輪的第一集合被配置為接合其中的細(xì)長儀器，使得所述輪的第一集合的旋轉(zhuǎn)平面與所述儀器的縱軸共面，并且所述輪的第二集合被配置為接合其中的所述細(xì)長儀器，使得所述輪的第二集合的旋轉(zhuǎn)平面被取向?yàn)閮A斜于所述儀器的所述縱軸，其中，所述儀器的運(yùn)動(dòng)是通過控制所述輪的旋轉(zhuǎn)來控制的。關(guān)節(jié)被配置為將所述儀器驅(qū)動(dòng)組件安裝到安裝位置，并且允許所述儀器穿過所述關(guān)節(jié)。所述關(guān)節(jié)被配置為固定所述儀器驅(qū)動(dòng)組件的位置，以實(shí)現(xiàn)對(duì)所述儀器的定位。

又一種儀器驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，包括儀器驅(qū)動(dòng)組件，所述儀器驅(qū)動(dòng)組件包括被耦合到第一端部部分的輪的第一集合和被耦合到與第一端部部分相對(duì)的第二端部部分的輪的第二集合。所述輪的第一集合被配置為接合其中的導(dǎo)管，使得所述輪的第一集合的旋轉(zhuǎn)平面與所述導(dǎo)管的縱軸共面。所述輪的第二集合被配置為接合其中的導(dǎo)管，使得所述輪的第二集合的旋轉(zhuǎn)平面被取向?yàn)閮A斜于所述導(dǎo)管的所述縱軸，其中，所述導(dǎo)管的固定和運(yùn)動(dòng)是通過控制所述輪的旋轉(zhuǎn)來控制的。關(guān)節(jié)被配置為將所述儀器驅(qū)動(dòng)組件安裝到內(nèi)窺鏡，并且允許所述導(dǎo)管穿過所述關(guān)節(jié)進(jìn)入到所述內(nèi)窺鏡的工作通道中，所述關(guān)節(jié)被配置為固定所述儀器驅(qū)動(dòng)組件的位置，以實(shí)現(xiàn)對(duì)所述導(dǎo)管的定位。伸縮式穩(wěn)定器被配置為在針對(duì)所述關(guān)節(jié)的對(duì)側(cè)上將所述導(dǎo)管的手柄連接到所述儀器驅(qū)動(dòng)組件。用戶接口被配置為控制所述儀器驅(qū)動(dòng)組件。

一種用于驅(qū)動(dòng)儀器的方法，包括：將儀器驅(qū)動(dòng)組件定位在另一設(shè)備的安裝位置上，以安裝所述儀器驅(qū)動(dòng)組件并且允許細(xì)長儀器通穿過其他設(shè)備；使用所述儀器驅(qū)動(dòng)組件來控制所述儀器的運(yùn)動(dòng)，所述儀器驅(qū)動(dòng)組件包括被耦合到第一端部部分的輪的第一集合和被耦合到與所述第一端部部分相對(duì)的第二端部部分的輪的第二集合，所述輪的第一集合被配置為接合其中的所述儀器，使得所述輪的第一集合的旋轉(zhuǎn)平面與所述儀器的縱軸共面，所述輪的第二集合被配置為接合其中的細(xì)長儀器，使得所述輪的第二集合的旋轉(zhuǎn)平面被取向?yàn)閮A斜于所述儀器的所述縱軸，其中，所述儀器的固定和運(yùn)動(dòng)是通過控制所述輪的旋轉(zhuǎn)來控制的；并且使用所述輪的第一集合和所述輪的第二集合對(duì)儀器進(jìn)行導(dǎo)航，其協(xié)作以提供所述儀器的特異性運(yùn)動(dòng)。

本公開的這些及其他目的、特征以及優(yōu)點(diǎn)將通過關(guān)于附圖而閱讀的下面的本公開的圖解說明的實(shí)施例的詳細(xì)描述而變得顯而易見。

附圖說明

在下文將參考如下附圖詳細(xì)描述優(yōu)選實(shí)施例，在附圖中：

圖1a是示出了根據(jù)本原理的一個(gè)實(shí)施例的具有用于提供導(dǎo)管輔助的內(nèi)窺鏡介入的組件的系統(tǒng)的框圖/流程圖；

圖1b是更詳細(xì)示出了根據(jù)本原理的導(dǎo)管輔助的內(nèi)窺鏡介入組件的圖解；

圖2a是示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的使其殼體被移除的儀器驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的圖解；

圖2b是示出了使襯套殼體和組件主體殼體被移除的圖2a的儀器驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的圖解，以示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的內(nèi)部部分；

圖3a-3c示出了根據(jù)本原理的用于調(diào)節(jié)儀器驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的位置的不同位置中的球形關(guān)節(jié)；

圖4a是示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的包括內(nèi)窺鏡上的控制按鈕的用戶接口的圖解；

圖4b是示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的包括具有內(nèi)窺鏡上的控制按鈕的條帶的用戶接口的圖解；

圖4c是示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的包括鉸接式觸覺設(shè)備的用戶接口的圖解；并且

圖5是根據(jù)說明性實(shí)施例的用于驅(qū)動(dòng)儀器的方法的流程圖。

具體實(shí)施方式

根據(jù)本原理，描述了系統(tǒng)和方法，其克服了常規(guī)導(dǎo)管輔助的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的缺點(diǎn)。根據(jù)本原理的實(shí)施例提供了重量輕的摩擦驅(qū)動(dòng)，并且允許利用對(duì)內(nèi)窺鏡和導(dǎo)管驅(qū)動(dòng)器兩者的手持式操作來安裝到內(nèi)窺鏡。還提供了利用閉環(huán)位置反饋對(duì)導(dǎo)管插入和旋轉(zhuǎn)的精密電動(dòng)控制。在一個(gè)實(shí)施例中，緊湊的內(nèi)窺鏡安裝機(jī)構(gòu)利用摩擦輪驅(qū)動(dòng)來控制所述導(dǎo)管插入和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。所述導(dǎo)管驅(qū)動(dòng)器機(jī)構(gòu)簡化了工作流程、減少了操作人員、并且增強(qiáng)了導(dǎo)管的可控性。

本原理采用具有多個(gè)摩擦輪的差分驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，以協(xié)調(diào)地控制導(dǎo)管插入和旋轉(zhuǎn)。由于該機(jī)構(gòu)是緊湊并且重量輕的，其也能夠被安裝在內(nèi)窺鏡工作通道上以輔助導(dǎo)管操作。所述機(jī)構(gòu)可以采用來自多個(gè)源的智能反饋以提供有用且精確的致動(dòng)。反饋源可以包括，但不限于：力和位置傳感器、成像信息、電機(jī)驅(qū)動(dòng)扭矩等。本實(shí)施例簡化了工作流程，其有助于增加本流程的采用率，并且減少在內(nèi)窺鏡檢查/支氣管鏡檢查流程期間所需要的人員。所述設(shè)備能夠與內(nèi)窺鏡一起使用，并且采用快速附接或拆卸。根據(jù)本原理的驅(qū)動(dòng)器機(jī)構(gòu)能夠被配置為通過與內(nèi)窺鏡組合的按鈕來直接操作，或者其可以被用作從屬驅(qū)動(dòng)器機(jī)構(gòu)，以通過遠(yuǎn)程控制來執(zhí)行導(dǎo)管導(dǎo)航。這些技術(shù)能夠顯著簡化所述工作流程，并且能夠被用于多個(gè)導(dǎo)管輔助的內(nèi)窺鏡流程。隨著在采用訪問到較小解剖結(jié)構(gòu)的導(dǎo)管來輔助早期診斷和治療，這樣的流程越來越普及。

本原理可以與導(dǎo)管或其他儀器和內(nèi)窺鏡等組合采用，以通過關(guān)節(jié)連接來驅(qū)動(dòng)導(dǎo)管的運(yùn)動(dòng)，從而將導(dǎo)管驅(qū)動(dòng)器安裝到內(nèi)窺鏡。本原理還允許由單個(gè)用戶使用內(nèi)窺鏡來直接驅(qū)動(dòng)導(dǎo)管的運(yùn)動(dòng)。所述導(dǎo)管驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)可以被配置為從屬動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)以遠(yuǎn)程地控制所述導(dǎo)管運(yùn)動(dòng)。

應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明將依據(jù)基于導(dǎo)管的醫(yī)學(xué)儀器進(jìn)行描述；然而，本發(fā)明的教導(dǎo)要寬泛得多并且適用于任意柔性、細(xì)長儀器。在一些實(shí)施例中，在跟蹤或分析復(fù)雜生物或機(jī)械系統(tǒng)中采用本原理。附圖中描繪的元件可以以硬件和軟件的各種組合實(shí)現(xiàn)并且提供可以組合在單個(gè)元件或多個(gè)元件中的功能。

可以利用專用硬件以及與適當(dāng)軟件相關(guān)聯(lián)的能夠執(zhí)行軟件的硬件來提供附圖中所示的各種元件的功能。當(dāng)有處理器提供時(shí)，所述功能能夠通過單個(gè)專用處理器來提供，通過單個(gè)共享處理器，通過多個(gè)個(gè)體處理器，其中的一些能夠共享。此外，不應(yīng)將詞語“處理器”或“控制器”的明確使用解釋為排他性地指代能夠執(zhí)行軟件的硬件，其能夠隱含地包括但不限于數(shù)字信號(hào)處理器(“dsp”)硬件、用于存儲(chǔ)軟件的只讀存儲(chǔ)器(“rom”)、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(“ram”)和非易失性存儲(chǔ)器。

此外，本文中提到原理、方面和本發(fā)明實(shí)施例的所有陳述以及其具體范例都意在涵蓋其結(jié)構(gòu)上和功能上的等價(jià)方案。此外，旨在使這樣的等同要件既包括當(dāng)前已知的等同要件，又包括未來開發(fā)的等同要件(即，所開發(fā)出的執(zhí)行相同的功能的元件，而不管其結(jié)構(gòu)如何)。因而，例如，本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，文中呈現(xiàn)的方框圖解示體現(xiàn)本發(fā)明的原理的示范性系統(tǒng)部件和/或電路的概念圖。類似地，應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，流程圖、程序框圖、狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖、偽碼等均表示實(shí)質(zhì)上可以在計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)內(nèi)表示，因而可由計(jì)算機(jī)或處理器執(zhí)行的各種過程，而不管是否明確示出了這樣的計(jì)算機(jī)或處理器。

外，本發(fā)明的實(shí)施例可以采取計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的形式，可由提供程序代碼的計(jì)算機(jī)可用或計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)訪問所述計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，以供計(jì)算機(jī)或者任何指令執(zhí)行系統(tǒng)使用或者與之結(jié)合使用。就本說明書的目的而言，計(jì)算機(jī)可用或計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)可以是任何可以包括、存儲(chǔ)、交換、傳播或發(fā)送程序的設(shè)備，所述程序供指令執(zhí)行系統(tǒng)、設(shè)備或裝置使用或者與之結(jié)合使用。所述介質(zhì)可以是電子、磁性、光、電磁、紅外或半導(dǎo)體系統(tǒng)(或者設(shè)備或裝置)或傳播介質(zhì)。計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)的例子包括半導(dǎo)體或固態(tài)存儲(chǔ)器、磁帶、可拆卸計(jì)算機(jī)軟盤、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(ram)、只讀存儲(chǔ)器(rom)、剛性磁盤和光盤。當(dāng)前的光盤的例子包括緊致磁盤—只讀存儲(chǔ)器(cd-rom)、緊致磁盤—讀/寫(cd-r/w)和dvd。

現(xiàn)在參考附圖，其中，類似的附圖標(biāo)記表示相同或相似的元件，并且首先參考圖1a，根據(jù)一個(gè)實(shí)施例說明性示出了用于執(zhí)行如下流程的系統(tǒng)100，所述流程采用利用摩擦驅(qū)動(dòng)輪機(jī)構(gòu)的內(nèi)窺鏡安裝以應(yīng)用儀器控制。系統(tǒng)100可以包括工作站或控制臺(tái)112，從所述工作站或控制臺(tái)112監(jiān)督、控制和/或管理流程。工作站112優(yōu)選包括一個(gè)或多個(gè)處理器114以及用于存儲(chǔ)程序和應(yīng)用的存儲(chǔ)器116。存儲(chǔ)器116可以存儲(chǔ)被配置為解讀反饋信號(hào)并且為諸如內(nèi)窺鏡的安裝設(shè)備102的放置和操作提供導(dǎo)航方向的內(nèi)窺鏡導(dǎo)航模塊115?？梢允謩?dòng)地控制內(nèi)窺鏡102，但也可以采用機(jī)器人控制的內(nèi)窺鏡。本原理提供了具有用于固定另一儀器104的安裝位置149的安裝設(shè)備102。

存儲(chǔ)器116還可以存儲(chǔ)儀器控制模塊117，所述儀器控制模塊被配置為解讀反饋信號(hào)并且控制對(duì)儀器104的放置和操作。應(yīng)當(dāng)理解，內(nèi)窺鏡102和儀器104可以包括軟件和硬件(例如，手動(dòng))控件和設(shè)置。另外，盡管被稱為內(nèi)窺鏡102和儀器104，但是這些設(shè)備可以包括被結(jié)合采用的任何儀器或設(shè)備，而不應(yīng)當(dāng)被解釋為限于所給出的范例。

模塊115和117被配置為使用信號(hào)反饋(以及任何其他可用的反饋)以分別利用內(nèi)窺鏡102和儀器104來定位、重新定位或執(zhí)行其他任務(wù)。儀器104可以包括導(dǎo)管、導(dǎo)絲、探頭、另一內(nèi)窺鏡、電極、過濾器設(shè)備、球囊設(shè)備、另一醫(yī)學(xué)部件等。

內(nèi)窺鏡102和儀器104能夠通過布線127或無線通信與其各自的模塊115和117進(jìn)行通信。根據(jù)需要，所述布線127可以包括光纖、電連接、其他儀器等。

在有用的實(shí)施例中，工作站112包括用于在流程期間執(zhí)行不同任務(wù)的模塊。這些模塊可以包括圖像處理模塊122以處理由內(nèi)窺鏡102或儀器104收集的圖像。其他模塊124可以包括應(yīng)用程序特定控制和測(cè)量系統(tǒng)以控制功率、測(cè)量參數(shù)等。

工作站112優(yōu)選包括顯示器118，其用于查看對(duì)象(患者)或體積131的內(nèi)部圖像。顯示器118也可以允許用戶與工作站112及其部件和功能或系統(tǒng)100內(nèi)的任何其他元件交互。這還地通過接口120來促進(jìn)，其可以包括鍵盤、鼠標(biāo)、操縱桿、觸覺設(shè)備或任何其他外圍或控制以允許來自工作站112的用戶反饋和與工作站112的交互。例如，用戶接口120允許用戶控制導(dǎo)管104的運(yùn)動(dòng)。在一個(gè)實(shí)施例中，用戶接口120可以包括具有圍繞內(nèi)窺鏡102纏繞的具有控制按鈕的條帶。在本文中描述了用戶接口120的其他范例。

根據(jù)本原理，緊湊式內(nèi)窺鏡安裝的儀器驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)或組件140包括摩擦輪驅(qū)動(dòng)132以控制儀器104的插入/撤回和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。在尤其有用的實(shí)施例中，儀器104包括被定位在內(nèi)窺鏡102的工作通道內(nèi)的導(dǎo)管。摩擦輪驅(qū)動(dòng)132包括摩擦輪集合(136、138，圖2b)，其被操作作為差分摩擦驅(qū)動(dòng)。摩擦輪驅(qū)動(dòng)集合包括具有與導(dǎo)管104的插入軸共面的旋轉(zhuǎn)平面的摩擦輪的第一集合(136)。應(yīng)當(dāng)注意，輪的第一集合36自身具有與導(dǎo)管104的插入軸共面的旋轉(zhuǎn)平面。第二組(138)摩擦輪包括相對(duì)于導(dǎo)管104的插入軸的傾斜角度。

導(dǎo)管104的運(yùn)動(dòng)是由儀器驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)或組件140中的兩個(gè)輪集合136和138的耦合運(yùn)動(dòng)來確定的。當(dāng)驅(qū)動(dòng)傾斜集合138時(shí)，其在導(dǎo)管104上施予旋轉(zhuǎn)力和平移力兩者。如果在相同方向上驅(qū)動(dòng)共面集合136，則所述導(dǎo)管被相應(yīng)地推進(jìn)或撤回。如果集合136被保持固定，則防止導(dǎo)管104沿著其軸移動(dòng)。編碼器或其他傳感器(未示出)可以提供在電機(jī)144中或者被提供有輪集合136和138，以感測(cè)導(dǎo)管104的旋轉(zhuǎn)和插入運(yùn)動(dòng)，并且輔助對(duì)導(dǎo)管104的閉環(huán)控制，從而補(bǔ)償所述輪的潛在滑移。

可以采用伸縮式穩(wěn)定器146(也被稱為伸縮臂)以將導(dǎo)管驅(qū)動(dòng)器組件140連接到導(dǎo)管手柄148，其保護(hù)導(dǎo)管軸桿以用于防止紐結(jié)。另外，伸縮式穩(wěn)定器146的使用避免了對(duì)操作導(dǎo)管104的額外的人的需要。

安裝位置149可以包括或形成關(guān)節(jié)150，例如球形關(guān)節(jié)，可以采用所述關(guān)節(jié)以連接內(nèi)窺鏡102和導(dǎo)管驅(qū)動(dòng)器組件140。附接機(jī)構(gòu)152(例如，盧爾鎖)允許將導(dǎo)管驅(qū)動(dòng)器組件140定位在不同的取向中，同時(shí)還允許針對(duì)內(nèi)窺鏡102的簡單和快速的拆卸和附接。

導(dǎo)管104優(yōu)選延伸穿過手柄148、穿過伸縮式穩(wěn)定器146、并且穿過關(guān)節(jié)150進(jìn)入到基座或安裝位置(149)(例如，在內(nèi)窺鏡102上，盡管可以采用其他基座底座或位置)中。如果基座位置包括內(nèi)窺鏡102，則導(dǎo)管104(或其他儀器)可以延伸穿過內(nèi)窺鏡102的工作通道。

在另一實(shí)施例中，導(dǎo)管驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)或組件140能夠獨(dú)立于內(nèi)窺鏡102被用于直接控制導(dǎo)管104的運(yùn)動(dòng)。例如，在僅導(dǎo)管導(dǎo)航情景中，摩擦驅(qū)動(dòng)的導(dǎo)管驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)140可以獨(dú)立地操作以控制導(dǎo)管104的插入和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。導(dǎo)管104可以使用關(guān)節(jié)150被安裝到端口或其他基座。在一個(gè)實(shí)施例中，主動(dòng)導(dǎo)管驅(qū)動(dòng)器(140)安裝到內(nèi)窺鏡102并且在流程期間與所述儀器一起被采用。

摩擦驅(qū)動(dòng)的導(dǎo)管驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)140還能夠被采用作為遠(yuǎn)程控制的從屬操縱器/機(jī)構(gòu)，并且驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)140應(yīng)當(dāng)是桌臺(tái)安裝的或者地面安裝的和獨(dú)立的。在尤其有用的實(shí)施例中，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)140是手持式的并且包括輕的重量和較小的尺寸以允許對(duì)所述設(shè)備的單用戶控制和使用。在一個(gè)實(shí)施例中，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)140具有低于大約4英寸并且優(yōu)選更少的最大尺寸。

手持式組件170可以包括內(nèi)窺鏡102、儀器驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)140、儀器104和附接設(shè)備(例如，關(guān)節(jié)150、鎖152、伸縮式穩(wěn)定器148等)。在圖1b中更為詳細(xì)地示出了組件170。

參考圖2a和2b，在其殼體被移除的情況下更為詳細(xì)地示出了導(dǎo)管驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)140。機(jī)構(gòu)140包括兩個(gè)旋轉(zhuǎn)電機(jī)144，以通過摩擦來控制導(dǎo)管104的插入和旋轉(zhuǎn)。圖2a示出了外部襯套202和204。圖2b示出了襯套202和204的內(nèi)部部分中的輪206和208。導(dǎo)管驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)140包括用于控制導(dǎo)管插入和旋轉(zhuǎn)的摩擦驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。導(dǎo)管驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)140包括摩擦輪206的集合136，其具有與導(dǎo)管102的軸共面的旋轉(zhuǎn)平面。這些輪206(也被稱為盤形輪)被用于控制導(dǎo)管104的線性插入運(yùn)動(dòng)。在該配置中，三個(gè)輪(輪的最小數(shù)目)被用于生成摩擦，但是多個(gè)輪(三個(gè)以上)也能夠以增加的摩擦來驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)140。摩擦輪208的集合138具有相對(duì)于導(dǎo)管104的軸處在一角度(傾斜)處的旋轉(zhuǎn)平面。這些輪208(也被稱為傾斜輪)被用于控制導(dǎo)管104的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。在該配置中，三個(gè)輪208(輪的最小數(shù)目)被用于生成摩擦，但是多個(gè)輪(三個(gè)以上)也能夠以增加的摩擦來驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)140。

摩擦輪206、208可以包括不同材料的選擇、幾何結(jié)構(gòu)、紋理、安裝角度等。在一些范例中，可以使用鐵、橡膠、塑料或具有低計(jì)量器(durameter)的其他材料。輪206、208的紋理可以被滾花或者包括超精加工也以增加摩擦。也可以采用超過三個(gè)輪以增加摩擦。

兩個(gè)旋轉(zhuǎn)電機(jī)144分別通過針對(duì)盤形和傾斜輪的齒輪210來驅(qū)動(dòng)嵌入輪的襯套202和204?？梢园▋蓚€(gè)或更多個(gè)位置感測(cè)設(shè)備214(例如，線性和旋轉(zhuǎn)光學(xué)編碼器)，從而以與光學(xué)鼠標(biāo)類似的方式通過反射光來測(cè)量導(dǎo)管104的插入和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。也可以采用其他編碼器系統(tǒng)。

組件主體216包括球軸承218(圖2b)和齒輪220，以轉(zhuǎn)移和支持輪206和208的穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)。組件主體216優(yōu)選被殼體222(圖2a)覆蓋。

參考圖3a-3c，所述系統(tǒng)可以任選包括關(guān)節(jié)150，例如，球形關(guān)節(jié)，其可以包括附接機(jī)構(gòu)或鎖152，諸如，盧爾鎖。球形關(guān)節(jié)150將內(nèi)窺鏡102的工作通道與導(dǎo)管驅(qū)動(dòng)器結(jié)構(gòu)140相連接。球形關(guān)節(jié)150輔助將摩擦驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)140取向到任何期望的取向。球形關(guān)節(jié)150可以是能利用壓擠插座機(jī)構(gòu)中的球形球的旋轉(zhuǎn)旋鈕來鎖定的，但是還可以采用其他機(jī)構(gòu)。

球形關(guān)節(jié)150允許將導(dǎo)管驅(qū)動(dòng)器機(jī)構(gòu)或組件140定位在不同的取向中，如在圖3a、3b和3c中所示的。球形關(guān)節(jié)150通過附接機(jī)構(gòu)152被安裝到內(nèi)窺鏡102，其有助于快速附接和拆卸。由于能夠調(diào)整球形關(guān)節(jié)150以施加適當(dāng)量的摩擦，因此關(guān)節(jié)150能定位在能夠保持導(dǎo)管驅(qū)動(dòng)器組件140的固定的取向中。

參考圖4a-4c，說明性描繪了備選用戶接口控件302。用戶接口控件302被配置為控制所述導(dǎo)管驅(qū)動(dòng)組件140。在圖4a中，內(nèi)窺鏡手柄304包括集成的按鈕306，其用于控制導(dǎo)管驅(qū)動(dòng)器組件140。每個(gè)按鈕可以控制運(yùn)動(dòng)的方向或類型(例如，平移對(duì)旋轉(zhuǎn))。與內(nèi)窺鏡手柄的控制集成允許用戶具有內(nèi)窺鏡102的手柄上的按鈕，以手動(dòng)地控制導(dǎo)管104驅(qū)動(dòng)器，而不與導(dǎo)管104物理接觸。這樣的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是單用戶接口來操作內(nèi)窺鏡102和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)140兩者。

在圖4b中，提供控制按鈕310的條帶308。條帶308可以圍纏內(nèi)窺鏡102纏繞或者被放置在用戶的手或手指之上，作為具有觸摸控制的環(huán)形鼠標(biāo)。在其上安裝有控制按鈕310的條帶308可以被附接到內(nèi)窺鏡手柄。條帶308允許用戶在期望時(shí)定位所述控制接口?？刂瓢粹o310可以包括控制桿、按鈕、旋鈕、滑動(dòng)件或任何其他物理控制。具有觸摸控制的環(huán)形鼠標(biāo)可以被配置為控制導(dǎo)管驅(qū)動(dòng)器的插入和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，并且這可以被用于無線或有線的配置。

在圖4c中，另一接口302可以包括鉸接式觸覺設(shè)備314。設(shè)備314可以被用于控制導(dǎo)管驅(qū)動(dòng)組件140和因此控制導(dǎo)管104。鉸接式觸覺設(shè)備314可以基于在電機(jī)內(nèi)的電流感測(cè)、輪運(yùn)動(dòng)編碼、圖像反饋等。鉸接式觸覺設(shè)備314也可以被用于通過手柄316向臨床醫(yī)師給出針對(duì)導(dǎo)管接觸力的觸覺反饋(例如，相對(duì)于解剖學(xué)特征)。鉸接式觸覺設(shè)備314包括鏈路318，其連接到基座322上的球關(guān)節(jié)320。還預(yù)期了其他配置。該系統(tǒng)(314)可能直接或者可以不直接連接到內(nèi)窺鏡手柄。

參考圖5，根據(jù)說明性實(shí)施例示出了用于驅(qū)動(dòng)儀器的方法。在框406中，細(xì)長儀器驅(qū)動(dòng)組件的位置(例如，旋轉(zhuǎn))被固定，以使得能夠使用關(guān)節(jié)對(duì)儀器進(jìn)行定位，所述關(guān)節(jié)被配置為將儀器安裝到安裝位置，并且允許所述儀器穿過所述關(guān)節(jié)。所述關(guān)節(jié)可以包括球形關(guān)節(jié)，并且所述球形關(guān)節(jié)可以包括鎖。所述安裝位置可以被包括在內(nèi)窺鏡上，并且所述儀器能夠穿過所述內(nèi)窺鏡。在框408中，通過鎖定所述關(guān)節(jié)而將儀器驅(qū)動(dòng)組件的位置鎖定在位置中。在框409中，伸縮式穩(wěn)定器可以被用于連接到儀器的手柄并支持所述手柄，所述手柄可以包括導(dǎo)管。

在框410中，使用所述輪的第一集合和所述輪的第二集合來部署所述儀器，其協(xié)作以提供所述儀器的特異性運(yùn)動(dòng)。在框412中，由第一電機(jī)控制所述輪的第一集合以控制線性運(yùn)動(dòng)，并且提供針對(duì)所述儀器的摩擦，并且由第二電機(jī)來控制所述輪的第二集合以旋轉(zhuǎn)所述儀器。

使用儀器驅(qū)動(dòng)組件來控制諸如導(dǎo)管的儀器的固定和/或運(yùn)動(dòng)，所述儀器驅(qū)動(dòng)組件包括被耦合到第一端部部分的輪的第一集合和被耦合到與第一端部部分相對(duì)的第二端部部分的輪的第二集合。輪的第一集合被配置為接合其中的所述儀器，使得輪的第一集合的旋轉(zhuǎn)平面與儀器的縱軸共面，并且輪的第二集合被配置為接合其中的細(xì)長儀器，使得輪的第二集合的旋轉(zhuǎn)平面被取向?yàn)閮A斜于儀器的縱軸，其中，通過控制輪的旋轉(zhuǎn)來控制儀器的固定和運(yùn)動(dòng)。

在框414中，安裝位置，其可以包括內(nèi)窺鏡或其他醫(yī)學(xué)設(shè)備，被導(dǎo)航到期望的位置(例如，在對(duì)象內(nèi))。在框416中，所述儀器驅(qū)動(dòng)組件可以利用用戶接口來控制，以將所述儀器導(dǎo)航到期望的位置。所述用戶接口可以包括便攜式接口設(shè)備，其可以被放置在所述儀器驅(qū)動(dòng)組件處或附近，或者與所述儀器驅(qū)動(dòng)組件遠(yuǎn)程地設(shè)置。所述用戶接口可以包括附接機(jī)構(gòu)以附接到內(nèi)窺鏡、附接到用戶(或其他)的身體部分或任何其他對(duì)象。所述儀器驅(qū)動(dòng)組件可以通過被安裝在內(nèi)窺鏡上用戶接口來控制。所述用戶接口可以包括專門設(shè)計(jì)的接口，并且可以采用聲學(xué)命令、觸覺反饋、按鈕或其他設(shè)備輸入等。

在解釋所附權(quán)利要求書中，應(yīng)當(dāng)理解：

a)“包括”一詞不排除在給定權(quán)利要求中所列舉的其他元件或動(dòng)作之外的元件或動(dòng)作的存在；

b)在元件之前的冠詞“一”或“一個(gè)”不排除多個(gè)這樣的元件的存在；

c)在權(quán)利要求中的任何參考標(biāo)記不限制其范圍；

d)若干“模塊”可以由相同的項(xiàng)或硬件或軟件實(shí)施的結(jié)構(gòu)或動(dòng)能來表示；

e)并不意圖需要特定序列的動(dòng)作，除非明確指出。

已經(jīng)針對(duì)具有利用摩擦驅(qū)動(dòng)的輪機(jī)構(gòu)的內(nèi)窺鏡安裝的手持式導(dǎo)管驅(qū)動(dòng)器描述了優(yōu)選實(shí)施例(其旨在說明性的而非限制性的)，應(yīng)當(dāng)注意到，本領(lǐng)域技術(shù)人員在上述教導(dǎo)的基礎(chǔ)上能夠?qū)崿F(xiàn)修改和變型。因此要理解，可以在所披露的公開的特定實(shí)施例中做出改變，這些改變處于所公開的實(shí)施例的由利要求界定的范圍之內(nèi)。由此已經(jīng)描述了細(xì)節(jié)并且尤其被專利法所要求的，在權(quán)利要求中闡述了由letters專利保護(hù)的所主張或希望的。