导管插入装置的制作方法

背景技术：

技术实现思路

1、本发明总体上涉及一种导管插入装置，该导管插入装置具有导管，该导管包括具有静止位置的可偏转的转向端部，以及用于控制可偏转的转向端部的控制装置，其中，控制装置包括具有细长元件的控制布置，该细长元件围绕第一枢转轴线可旋转地安装并且具有至少一个引导元件，该至少一个引导元件布置在距第一枢转轴线一定距离处并且与细长元件一起围绕第一枢转轴线可旋转，其中，至少一个引导元件以运动传递方式连接到转向端部。

2、上述类型的导管插入装置通常是已知的，并且用于检查和治疗例如患有心脏病的患者。例如，为了将导管引导到心脏，并且为了检查和/或治疗心脏的选定区域，导管的远端形成为转向端部。转向端部可以被导管的近端控制，并且特别地，转向端部可以通过导管的近端弯曲到至少一个、两个或多于两个不同的方向，该导管的近端沿着导管与远端相对布置。为了使转向端部弯曲，转向线例如从转向端部被引导到近端，在近端处转向线被固定到控制布置。如果控制装置被操作成使得细长元件围绕第一枢转轴线旋转，则其拉动转向线，并且试图使转向端部偏转的力经由转向线传递到转向端部。

3、文献ep 2 853 284 b1描述了一种上述类型的导管插入装置，其包括经由力传递元件连接到控制布置的能量存储器。能量存储器产生辅助力，该辅助力协助控制布置的旋转，旨在操作者以施加的较小力容易操作。

4、在可偏转的转向端部的静止位置处和附近，如果控制布置的枢转角度不精确地处于其零位置，则控制装置的操作可能导致转向端部的不希望的突然运动，例如由转向线中的必要松弛和由能量存储器提供的细长元件上的扭矩引起的跳跃运动。由能量存储器产生的扭矩形成补偿导管的反向力的不稳定力补偿机构。

5、因此，要解决的目的是提供对导管插入装置的转向端部的灵敏控制，该灵敏控制避免转向端部的突然跳跃运动。

6、上述目的通过具有权利要求1的特征的导管插入装置来解决。

7、特别地，上述问题通过上述类型的导管插入装置来解决，其中，控制装置包括控制布置，该控制布置具有细长元件，该细长元件围绕第一枢转轴线可旋转地安装，其中，至少一个引导元件可与细长元件一起围绕第一枢转轴线旋转，或者至少一个引导元件可旋转地安装并联接到细长元件的运动，其中所述控制布置还包括能量存储元件，所述能量存储元件产生协助所述细长元件的旋转的辅助力，其中所述细长元件具有力传递元件，所述力传递元件布置在距所述第一枢转轴线和所述至少一个引导元件一定距离处，并且以力传递方式联接到所述能量存储元件的第一端部，其中所述能量存储元件包括第一滚动表面，所述第一滚动表面位于所述能量存储元件的与所述第一端部相对的第二端部处并且基本上平行于所述第一枢转轴线延伸，其中所述第一滚动表面被配置成使得：如果所述细长元件围绕所述第一枢转轴线在对应于所述转向端部的所述静止位置的预定角度范围内旋转，第一滚动表面沿着第二滚动表面滚动，从而沿着第二滚动表面在第二枢转轴线和第三枢转轴线之间执行组合的平移和旋转运动，其中第二枢转轴线和第三枢转轴线基本上平行于第一枢转轴线延伸。

8、可偏转的转向端部由导管的远端形成，并且可以插入身体等中，并且可由控制装置转向，该控制装置是位于远端处的导管插入装置的手持部分，操作者通过该手持部分控制可偏转的转向端部。

9、为了使可偏转的转向端部从静止位置偏转到偏转位置，可偏转的转向端部借助于至少一根转向线以运动传递方式连接到引导元件。例如，至少一根转向线的第一端部连接到可偏转的转向端部，并且转向线的第二端部连接到控制布置的引导元件。

10、静止位置描述了可偏转的转向端部的位置，在该位置处，转向端部不偏转并且基本上是直的。

11、控制布置具有细长元件，该细长元件围绕第一枢转轴线可旋转地安装。细长元件例如是坚硬的腐烂状元件。在第一实施例中，至少一个引导元件布置成远离第一枢转轴线并且能够根据细长元件的旋转而围绕第一枢转轴线旋转。在第二实施例中，至少一个引导元件不通过细长元件围绕第一枢转轴线直接旋转，而是可旋转地安装在距第一枢转轴线一定距离处(即，至少一个引导元件的引导元件枢转轴线是不同的，例如平行于第一枢转轴线)，并且引导元件围绕引导元件枢转轴线的旋转由细长元件的旋转运动驱动或驱动细长元件的旋转。因此，细长元件围绕第一枢转轴线的旋转运动导致引导元件的旋转，并且因此导致可偏转的转向端部的偏转。细长元件可以围绕第一枢转轴线旋转到一个方向或两个相反的方向，使得转向端部可以从静止位置偏转到一个方向或两个方向。

12、细长元件提供围绕第一枢转轴线的旋转运动，该旋转运动对应于操作者(例如医疗保健从业者(hcp))对控制装置的操作。细长元件经由至少一个引导元件连接到至少一个转向线并且连接到补偿力提供能量存储元件。在转向端部的静止位置，细长元件具有相应的静止位置。由于转向线中的松弛，如果细长元件通过相应的操作者对控制装置的操纵在预定角度范围内围绕该静止位置旋转，则补偿力不会施加到细长元件，以避免转向端部的突然跳跃运动，如下面详细解释的。

13、力传递元件和能量存储元件的第一端部以力传递方式连接。此外，至少一个引导元件连接到转向端部，并且能量存储元件有助于细长元件的旋转，使得来自偏转的可偏转的转向端部的反向力可以由能量存储元件补偿。这允许可偏转的转向端部保持在其设定位置，直到操作者将其设定到不同的位置并因此设定到偏转状态，并且允许偏转所需并手动引入到控制布置中的力减小，使得导管插入装置的操作者的负担减少，并且可以更容易地操作导管插入装置。能量存储元件提供压缩力，该压缩力作用在力传递元件的方向上，从而作用在第一枢转轴线和细长元件的方向上。如果压缩力没有精确地作用在第一枢转轴线的方向上，则产生试图使细长元件进一步旋转远离其静止位置的扭矩。

14、提供给力传递元件的能量存储元件的能量可以是压缩力或拉伸力，如文献ep 2853 284 b1中详细指示的，其通过引用并入本文。能量存储元件还可以是气动能量存储元件或弹性元件，并且特别地可以提供弹簧弹力以辅助控制装置的操作。例如，能量存储元件可以包括拉伸弹簧或压缩弹簧，例如螺旋弹簧，这导致低成本。

15、能量存储元件的第二端部包括第一滚动表面，该第一滚动表面与第二滚动表面相互作用。第一滚动表面和第二滚动表面基本上平行于第一枢转轴线延伸，其中第一滚动表面沿着第二滚动表面的移动大致垂直于第一枢转轴线。因此，第一滚动表面和第二滚动表面另外垂直于第一枢转轴线延伸。第二滚动表面可以由板状元件形成，特别是由板状元件的与第一滚动表面相对的表面形成。关于第一滚动表面沿着第二滚动表面的移动，区分两个角度区域，即细长元件围绕第一枢转轴线的旋转是否在对应于转向端部的静止位置的预定角度范围内，或者旋转是否在该预定角度范围之外。第一滚动表面和第二滚动表面基本上是平面的或略微弯曲的，然而，它们的形式彼此适配，以便实现如下所述的“摇椅”运动。如果细长元件在对应于转向端部的静止位置的预定角度范围内旋转，则能量存储元件的第二端部处的能量存储元件的第一滚动表面在第二枢转轴线和第三枢转轴线之间以组合的平移和旋转运动沿着第二滚动表面滚动，从而形成“摇椅”运动。平移运动基本上垂直于第一枢转轴线。该运动使得由能量存储元件产生的辅助力的矢量沿着第二枢转轴线和第三枢转轴线之间的整个运动范围指向第一枢转轴线。因此，该运动不会产生扭矩，从而防止转向端部的跳跃运动。一旦细长元件进一步枢转并离开预定角度范围，能量存储元件的第二端部就围绕第二枢转轴线或第三枢转轴线枢转，从而使辅助力的矢量不指向第一枢转轴线的方向，产生扭矩并支持至少一个引导元件的旋转运动，导致转向端部的显著偏转。

16、第一枢转轴线、第二枢转轴线和第三枢转轴线布置成基本上彼此平行并且布置成彼此间隔开。

17、能量存储元件通过力传递元件以力推压细长元件，除非力矢量沿着细长元件的延伸部指向第一枢转轴线的方向，否则导致施加到控制布置的扭矩。在力直接指向第一枢转轴线的方向的情况下，在静止位置或静止位置周围，即在预定角度范围内，能量存储元件不向控制布置施加扭矩。

18、在一个实施例中，第二滚动表面包括基本上平行于第一枢转轴线延伸的第一肋和第二肋，其中第一滚动表面沿着第一肋的滚动运动引起能量存储元件的第二端部围绕第二枢转轴线旋转，并且其中如果细长元件围绕第一枢转轴线旋转到预定角度范围之外，则第一滚动表面沿着第二肋的滚动运动引起能量存储元件的第二端部围绕第三枢转轴线旋转。第一肋和/或第二肋的横截面形成例如圆的一段。第二枢转轴线基本上形成第二肋的轴线，而第三枢转轴线基本上形成第三肋的轴线。在另一个实施例中，横截面的形式可以根据操作者的需要进行调整。肋不仅形成限定的枢转轴线，而且还形成第一滚动表面和第二滚动表面的摇椅运动的端部区段。这意味着，通过第一肋和第二肋沿着第一滚动表面的距离来确定细长元件的预定角度范围的尺寸。

19、在一个实施例中，第一滚动表面包括第一凹部和第二凹部，其中第一凹部适于与第一肋接合，并且第二凹部适于与第二肋接合。此外，当细长元件围绕第一枢转轴线旋转到预定角度范围之外时，肋与相应的凹部接合，从而产生限定的第二枢转轴线和第三枢转轴线。通过肋与相应的凹部的接合，第二枢转轴线和/或第三枢转轴线被良好地限定，使得操作者可以在上面限定的预定角度范围之外精细地操作可偏转的转向端部。

20、在一个实施例中，细长元件围绕第一枢转轴线旋转所围绕的预定角度范围是在10°和-10°之间、特别是在7°和-7°之间、特别是在4°和-4°之间的角度范围，其中细长元件的角度值0°对应于转向端部的静止位置。如果细长元件在该预定角度范围内旋转，则第一滚动表面沿着第二滚动表面在第二枢转轴线和第三枢转轴线之间滚动，并且由能量存储元件产生的辅助力指向第一枢转轴线的方向。该角度范围与转向线中的松弛相对应，使得选择如上所述的预定角度范围是有意义的。因此，预定义的角度范围适于例如操作者的偏好和/或至少一根转向线的松弛。例如，如果松弛增加，则还需要增加预定角度范围，其中，如果细长元件围绕第一枢转轴线在该预定角度范围内旋转，则可偏转的转向端部不偏转。

21、在一个实施例中，控制装置包括框架和壳体，壳体可相对于框架移位，从而引起细长元件围绕第一枢转轴线旋转，其中移位方向沿着壳体的纵向轴线延伸，并且其中第一枢转轴线和第二滚动表面固定到框架。在第二滚动表面由板状元件形成的情况下，板状元件固定到框架。框架和壳体适于操作者的手的尺寸和可能的移位尺寸。可替代地，壳体相对于框架的移位可以是旋转移位或沿着壳体纵向轴线延伸的移位和旋转的组合。壳体的外表面可以形成为圆柱体或锥体的一部分。在一个实施例中，壳体是中空元件，其中框架位于壳体的内腔内并且可以适于内腔的形式。在一个实施例中，框架的远侧区段可以在壳体的远端上延伸，从而形成作为操作者的至少一个手指的接触表面的头部。这种布置也允许容易的组装。此外，操作者可以将导管插入装置的壳体握持在他的手中，使得操作者可以仅使用一只手以符合人体工程学的方式操作导管插入装置。这进一步允许无疲劳和明确定义的操作。

22、在一个实施例中，细长元件是可围绕第一枢转轴线枢转的肘节杆，并且控制装置还包括齿轮构件，其中肘节杆的第一端部与包括至少一个引导元件的齿轮构件接合，并且肘节杆的第二端部联接到力传递元件。肘节杆包括至少一个齿或类似的连接元件，该至少一个齿或类似的连接元件提供肘节杆与齿轮构件在其第一端部(例如远端)处的接合。齿轮构件将其旋转运动传递到肘节杆，并且如果肘节杆的旋转角度在预定角度范围之外，则齿轮构件由能量存储元件产生的扭矩辅助。

23、在一个实施例中，肘节杆将由能量存储元件提供的扭矩传递到作为布置在齿轮构件处的引导元件的张紧盘，以经由张紧盘补偿导管的转向端部的反向力。这种布置导致转向端部的可转向偏转，其中转向端部不被偏置回到静止位置，因为反向力由能量存储元件产生的扭矩经由张紧盘和齿轮构件补偿。转向端部的偏转位置被保持，直到操作者提供另一输入，例如相对于框架移动壳体。

24、在一个实施例中，齿轮构件的齿与固定在壳体处的齿条啮合，其中，如果壳体相对于框架沿着壳体纵向轴线移位，则齿条驱动齿轮构件。齿条可以固定在壳体的内表面处。齿轮构件可以包括两个齿轮，其中一个齿轮与齿条啮合，并且另一个齿轮与细长元件(例如肘节杆)接合。两个齿轮可以围绕相同的旋转轴线旋转，并且可以以已知的方式提供由齿轮的直径和/或每个齿轮的齿数提供的齿轮传动。代表其旋转轴线的齿轮构件的驱动轴可以固定到框架。齿轮构件的齿轮的齿轮传动支持转向端部的精细控制。

25、在一个实施例中，导管插入装置包括摩擦机构，该摩擦机构包括固定到框架的至少一个摩擦垫和固定到壳体并可与壳体一起移动的至少一个摩擦板，其中摩擦垫的表面被配置为使得如果壳体相对于框架移位，则摩擦垫的表面在相应的相对摩擦板处摩擦。摩擦机构在框架和壳体之间引起额外的摩擦，使得操作者在使壳体相对于框架移位时感觉到阻力。额外的摩擦提供了平稳的操作并且防止转向端部的无意偏转，因为需要克服摩擦力所需的一定力来使壳体移位。

26、在一个实施例中，摩擦机构包括至少一对摩擦垫和相应的相对的一对摩擦板，其中一对摩擦垫布置在压缩弹簧的相对端部处，该压缩弹簧将摩擦垫的每个摩擦表面偏压抵靠相应的相对的摩擦板。压缩弹簧以恒定且受控的力将摩擦垫偏压抵靠摩擦板，导致具有恒定摩擦的无粘滑运动，从而允许可偏转的转向端部的灵敏移位。此外，该布置提供了壳体和框架之间的永久滑动接触，从而防止了潜在的倾斜。

27、在一个实施例中，摩擦板包括至少一个凹槽，该凹槽配置为指示壳体相对于框架的限定位置。凹槽例如布置在摩擦板的表面上，该表面被设置用于与摩擦垫直接接触。在一个实施例中，至少一个凹槽定位成使得其指示作为限定位置的例如转向端部的静止位置和/或作为限定位置的转向端部的最大偏转位置。如果经过凹槽的位置，则操作者可以注意到摩擦的小幅升高，从而接收到到达限定位置(例如，转向端部的静止位置或最大偏转位置)的触觉反馈。这为操作者在没有可见确认的情况下提供了关于转向端部的状况的信息。

28、在一个实施例中，至少一个凹槽布置成基本上垂直于壳体的纵向轴线，因为在一个实施例中，壳体轴线基本上是壳体相对于框架的移位方向。垂直于该轴线定向凹槽产生尖锐的反馈，使得操作者在到达相应的限定位置时直接感觉到，从而产生良好的触觉反馈。

29、在一个实施例中，摩擦板和/或摩擦垫包括包含ptfe和nbr肖氏胶的组中的至少一种材料。这两种材料都是成本有效的并且易于加工。此外，这种组合提供了良好的滑动性能，在恒定的摩擦下几乎没有粘滑效应。