專利名稱：自推進(jìn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
自推進(jìn)裝置本發(fā)明涉及一種自推進(jìn)裝置，特別是、但并非是僅可用于醫(yī)療器械的自推進(jìn)裝置。
背景技術(shù)：
在醫(yī)療行業(yè)中使用許多自推進(jìn)機(jī)構(gòu)來在病人體內(nèi)推進(jìn)諸如內(nèi)診鏡之類的器械。
例如，在美國專利第494786號、美國專利第5345925號以及美國專利第5562601號中揭示了多種自推進(jìn)內(nèi)診鏡。在這些專利中所揭示的裝置都依靠具有一相對可動的部分的內(nèi)診鏡外表面，所述相對可動的部分抓住內(nèi)診鏡所穿過的一通道的內(nèi)壁。以這種方式，內(nèi)診鏡就依靠外部的推動來作為它們向前運(yùn)動的動力來源，而所得到的實現(xiàn)該運(yùn)動的機(jī)構(gòu)的構(gòu)造可能相對較為復(fù)雜。
在國際申請第PCT/AU00/00005號中揭示了另一種內(nèi)診鏡，這種內(nèi)診鏡由一可滑動地安裝在內(nèi)診鏡的管狀件中的一活塞來推進(jìn)。使活塞朝向內(nèi)診鏡的一末端壁運(yùn)動并撞擊于其上，以產(chǎn)生向前的運(yùn)動。使用金屬線或其它機(jī)構(gòu)來縮回活塞，以用于后續(xù)的加速和與端部的撞擊，以進(jìn)一步推進(jìn)內(nèi)診鏡。這種結(jié)構(gòu)的一個缺點是，活塞的撞擊可能會在病人體內(nèi)產(chǎn)生不舒服的感覺，并且使用縮回金屬線可能使內(nèi)診鏡的結(jié)構(gòu)復(fù)雜化，并由于諸如管狀件與金屬線之間的摩擦阻力之類的原因而影響到操作效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明想要提供一種致力于解決上述缺點的自推進(jìn)裝置。
根據(jù)本發(fā)明，提供一種裝置，它包括帶有一可動質(zhì)量塊的一細(xì)長主體，所述可動質(zhì)量塊設(shè)置成可在主體內(nèi)滑動，該零件設(shè)置成朝向主體的一端部減速，以通過動量傳遞對主體施加向前的移動；以及，設(shè)置成離開所述端部加速，以再次利用動量傳遞進(jìn)一步向前驅(qū)動主體。
較佳的是，質(zhì)量塊是一活塞件。
較佳的是，在流體的作用下驅(qū)動該零件，并且該裝置包括控制裝置，以允許對零件與主體之間的流體流動進(jìn)行控制，以實現(xiàn)零件朝向和離開主體端部的減速和加速。
較佳的是，該裝置形成用以將加壓流體施加到零件后方的一第一流動路線、以及用以使流體能從零件的前方與主體端部之間排出的一第二流動路線，其中，沿著第二流動路線進(jìn)行的流體流動在零件接近主體端部時減少，以形成緩沖零件與主體之間撞擊的一流體緩沖墊。較佳的是，提供一第三流動路線，以在零件與主體端部之間注入流體，以相對主體端部沿向后方向加速零件，沿著第三流動路線的流動在零件鄰近主體端部時形成。
較佳的是，設(shè)置一傳感器，以確定零件是否已靠近主體端部。
在一結(jié)構(gòu)中，第二流動路線設(shè)置在一管道中，該管道軸向地延伸穿過零件和主體，并且，第三流動路線以與第二流動路線相反的方向也穿過該管道。
在另一結(jié)構(gòu)中，零件在主體內(nèi)的一通道中滑動，并且一管道軸向延伸穿過該通道和零件，用以向該裝置提供加壓流體，其中，在管道中設(shè)置閥，用來將加壓流體沿著第一流動路線引導(dǎo)入主體后方與零件后方之間的一區(qū)域中、以及用來將流體沿著第三流動路線從管道引導(dǎo)入在零件前方的一第二區(qū)域中，以沿反向驅(qū)動零件，并且，第二流動路線穿過形成在通道中的開孔，并通入形成在主體中的一回流通路，以使流體在零件向前移動時沿著第二流動路線從第二區(qū)域流出。
較佳的是，閥包括一設(shè)置在管道前端中的主閥和設(shè)置在鄰近第一區(qū)域處的次閥，其中在管道中保持一正的流體壓力，并且當(dāng)零件沿向前方向行進(jìn)時閥處于關(guān)閉狀態(tài)，從而將流體引導(dǎo)穿過次閥、進(jìn)入管道與主體之間的第一區(qū)域，以向前驅(qū)動零件。
較佳的是，可以設(shè)置附加的閥，以在零件向主體后方移動時將捕獲在主體后端與零件之間的流體直接排出到第二流動路線中。
在另一方面內(nèi)容中，提供一種自推進(jìn)的探測器，它包括如上所述的一裝置。
較佳的是，該探測器設(shè)有一光源和一照相機(jī)。更具體地說，該探測器包括用以相對相鄰結(jié)構(gòu)固定探測器的定位裝置。
較佳的是，該探測器是一內(nèi)診鏡，以及更佳的是，內(nèi)診鏡是一次性使用的。
在另一方面內(nèi)容中，提供一種在自推進(jìn)裝置中產(chǎn)生移動的方法，所述自推進(jìn)裝置包括一主體和設(shè)置成可相對主體滑動的一可動質(zhì)量塊，所述方法包括朝向主體的一端部迅速減速零件，以通過動量傳遞對主體施加一向前的移動；以及，離開所述端部加速，以再次利用動量傳遞進(jìn)一步向前驅(qū)動主體。
附圖簡述本文僅以非限制性例子的方式，參照附圖對本發(fā)明加以描述。在諸附圖中

圖1是一自推進(jìn)裝置的示意性剖視圖；圖2是示出圖1所示裝置的一活塞件速度的曲線圖；圖3是自推進(jìn)裝的另一形式的剖視圖；圖4是一自推進(jìn)內(nèi)診鏡的立體圖；以及圖5是一自推進(jìn)毛細(xì)血管顯微鏡的示意性剖視圖。
具體實施例方式
在圖1中示出了一自推進(jìn)裝置1，該裝置在圖中所示為包括帶一可動質(zhì)量塊3的一細(xì)長主體2，該可動質(zhì)量塊以活塞件4的形式布置，以沿著形成在主體2之內(nèi)的一通道5滑動。主體2安裝在一軸向延伸的管道6上，該管道從一管子7凸伸入主體2。還設(shè)置了一第二同軸心的管子8，用以與通道5在零件4的后端10與主體2的后端11之間的一第一區(qū)域9流體連通。還設(shè)置了傳感器16和17，以檢測零件是否接近主體2的端部11或13。傳感器16、17僅僅為說明的目的而示出，它們并非一定處在所示的位置上。實際上，假如可通過一些其它的合適裝置可以知道或者至少適當(dāng)?shù)卮_定出零件4在主體3內(nèi)的位置的話，則完全可以省去這些傳感器。
在操作中，形成一第一流動路線21，迫使流體進(jìn)入主體2的后端11與零件4之間的第一區(qū)域9，以朝向主體2的前端13驅(qū)動零件4。與此同時，形成一第二流動路線22，以從零件4的前端12與主體2的端部13之間的第二區(qū)域1 5排出流體。以這種方式，零件4可朝向主體2的前端13加速。零件4與主體2之間的相對慣性將裝置1保持在位，直至零件4鄰近主體2的端部13，如被傳感器16所確定的那樣，此時，零件4迅速減速。動量的變化被傳遞到主體2，從而克服主體2的相對慣性并對其施加向前的運(yùn)動。要如下那樣進(jìn)行減速，即，使零件4的前端12與主體2之間的流體起到緩沖零件4與主體2自身之間的撞擊的作用。緩沖作用可以通過調(diào)節(jié)沿著第二流動路線22的流體流動來實現(xiàn)。
然后，進(jìn)行一第二工作循環(huán)。在第二工作循環(huán)中，通過沿著一流動路線23噴射高壓流體零件4并將其噴射入零件4的前端13與主體2之間的第二區(qū)域中，以再次克服主體的慣性，使主體2能再次向前移動，如箭頭“A”所示，零件4得以迅速加速并離開主體2的前端13。然后，一旦零件4靠近主體2的后端10，如傳感器17所檢測到的那樣，零件4就減速并被停止，以將零件4定位成可開始另一工作循環(huán)。
允許形成流動路線21、22、23并允許動態(tài)調(diào)節(jié)沿著這些流動路線的流體流動的本裝置的特殊結(jié)構(gòu)包括一全面控制裝置，它能對零件4與主體2之間的流體流動加以控制，從而如所需地實行減速或加速的頻率和速率，以移動本裝置。控制裝置還可用來通過完全反向工作循環(huán)的方向來產(chǎn)生裝置的反向移動。
下面將參照圖2更加詳細(xì)地描述一個工作循環(huán)的例子。首先描述的工作循環(huán)由標(biāo)號30標(biāo)示，它包括零件4沿著通道5加速的一第一階段31和零件迅速減速至一靜止位置(一標(biāo)號33標(biāo)示)的一第二階段32，該靜止位置33相應(yīng)于零件4鄰近前端13時的位置。然后，第二工作循環(huán)34包括迅速加速的一完全相同的、反向開始階段35，其后是一減速階段36，該減速階段繼續(xù)進(jìn)行直至零件4抵靠在由標(biāo)號37所示的、鄰近主體2的后端11的一靜止位置。
先請參見圖3，圖中示出了一與裝置1相似的裝置40，并使用相同的標(biāo)號來標(biāo)示相同的零部件。在利用零件4的相對加速和減速來對主體2施加原動力方面，裝置40大致以相同的方式工作。如同圖1一樣，裝置40包括帶一活塞件4的一細(xì)長主體2，該活塞件安裝在一管道6上，以沿著設(shè)置在主體2之內(nèi)的一通道5滑動。管道6在其前端42包括一主閥41。閥41被設(shè)置在它與主體2的前端13之間的一彈簧43偏壓在一關(guān)閉位置。在該狀態(tài)下，從聯(lián)接在管道6上的一管子7，對管道6施加正的流體壓力，以迫使流體沿著一第一流動路徑51流動，穿過第二閥44，并進(jìn)入主體2的后端11與零件4之間的一第一區(qū)域9，從而將零件4推向主體2的前端13。當(dāng)零件4穿過通道6時，流體被迫流出零件4的前端12與主體2之間的一第二區(qū)域15，穿過開孔45，沿著一第二流動路線52流動，該第二流動路線通至形成在主體中的一回流通路46，以與一第二同軸心的管子8連通。零件4沿著箭頭“A”所示的向前方向的行進(jìn)致使開口45關(guān)閉，并中斷第二流動路線52。不過，正的流體壓力可保持零件的向前移動，盡管這樣的移動還是由于第二區(qū)域15內(nèi)流體以及一彈簧46的作用而迅速地減速，以致零件4靜止下來。就在到達(dá)該位置之前，通過與零件4的接合而導(dǎo)致閥關(guān)閉，然后，正壓力會迫使流體穿過閥41并從而致使零件4沿反向迅速加速，借助于此正壓力，可形成一第三流動路線53。在該狀態(tài)下，流體進(jìn)入第一區(qū)域9的第一流動路線51關(guān)閉，并使余留在零件4與主體2的后端11之間的區(qū)域9中的流體經(jīng)由其它的閥47流出。此外，一旦零件4移動超過開孔45，來自第三流動路線53的流體就經(jīng)由這些孔口45流出，并且零件4減速，并在彈簧46的作用下以減小的速率被推回。
當(dāng)零件4接近主體2的后端11時，接觸到附加閥48并將之打開，以允許主體2的后端11與零件4的后端10之間的區(qū)域9中的余留流體流出。接著，閥44打開，并且再次形成第一流動路線51，以朝向主體2的前端13加速零件4。
上述的自推進(jìn)裝置1、40可用來推進(jìn)任何適用的探測器或類似設(shè)備，并且特別是，該裝置可以安裝在一諸如圖4所示的內(nèi)診鏡60上。在該結(jié)構(gòu)中，裝置1、40可附加地包括一光源61和一照相機(jī)62、以及合適的定位裝置63，用于將內(nèi)診鏡固定在一所選位置上。內(nèi)診鏡60可包括一容納管子7、8的纜線64，以便于控制裝置的操作，包括提供電力、空氣、水以及任何其它所需的消耗品。纜線64可與裝置1、40一體地形成，并可適合于一次性使用的應(yīng)用場合，在這樣的應(yīng)用場合中，它可拆卸地固定在一接線盒65上，該接線盒設(shè)置在內(nèi)診鏡60和一可重復(fù)使用的控制單元66之間。
可以利用相同動量傳遞原理來驅(qū)動一如圖5所示的導(dǎo)液管或毛細(xì)血管顯微鏡60，圖中使用相同的標(biāo)號來標(biāo)示相同的零部件。在本例子中，裝置1具有一由柔性管61形成的主體2，并且可動質(zhì)量塊3呈多個球珠62的形式，諸球珠布置成作為一組活塞件4沿著通道5行進(jìn)。一管道6通向通道5，以能形成一第一流動路徑21，用以沿著箭頭“A”所示的向前方向驅(qū)動球珠62。設(shè)置一回流通路46，以可形成一第二流動路線22，從而使流體能在球珠62向前驅(qū)動時從質(zhì)量塊2與主體2的前端13之間的一區(qū)域15流出。然后一第三流動路徑23能使加壓流體能可注回區(qū)域15，以沿反向驅(qū)動質(zhì)量塊3。從而，內(nèi)診鏡60的裝置1的工作循環(huán)與參照圖1至3所示裝置描述的相同。
因此，在任何適合的應(yīng)用或領(lǐng)域中都可采用本發(fā)明，如需要一遠(yuǎn)程可致動的自推進(jìn)探測器時，在醫(yī)療、監(jiān)測或諸如檢查的其它相關(guān)領(lǐng)域，和/或用在管線維護(hù)、電纜和導(dǎo)向軟管、以及查找和援救操作中。
此外，應(yīng)予理解的是，還可作出一些替換和變化而不超出本發(fā)明的精神環(huán)保護(hù)范圍。例如，裝置的主體2可以是剛性或柔性的，如參照圖5所述。移動質(zhì)量塊3可以借助于氣體壓力、液體壓力、電磁直線型電動機(jī)或螺線管、光(光子)壓力、聲和超聲壓力、氣體密度梯度中的任何一種，或者它們的任意組合來推進(jìn)。上述移動質(zhì)量塊(活塞)或質(zhì)量塊(活塞)組可以用具有上面參照圖2所述的速度功能的固體物質(zhì)或者在細(xì)長管狀主體(汽缸)中移動的液體或氣體柱來形成。
裝置1、40或者探測器可以用經(jīng)由柔性裝置從一外部動力源傳來的能量來推進(jìn)，所述柔性裝置例如為管子、電線/電纜、纖維電纜和/或機(jī)械柔性的金屬線等等。如果自推進(jìn)探測器(內(nèi)診鏡、毛細(xì)血管顯微鏡或?qū)б汗?在一路徑曲線圖形狀況有變化(諸如彎曲、阻力和摩擦增加)的介質(zhì)中推進(jìn)的話，就必須對反復(fù)移動的質(zhì)量塊(活塞)的移動平均循環(huán)速度加以調(diào)節(jié)，以保證推進(jìn)特性。探測器可以是一個自包含的單元，帶有附接在探測器主體上的推進(jìn)動力或能量源(例如，探測器由一直線運(yùn)動的電磁電動機(jī)(螺旋管等)來推進(jìn))，探測器自身、控制裝置以及電池組可以封裝成一個單元。自推進(jìn)的探測器(內(nèi)診鏡、毛細(xì)血管顯微鏡、導(dǎo)液管)可以用作傳送諸如傳感和監(jiān)視裝置、操縱裝置、容器、通訊、照明以及給藥裝置等功能性裝置的運(yùn)輸工具。
權(quán)利要求
1.一種裝置，它包括帶有一可動質(zhì)量塊的一細(xì)長主體，所述可動質(zhì)量塊設(shè)置成可在主體內(nèi)滑動，該零件設(shè)置成朝向主體的一端部減速，以通過動量傳遞對主體施加向前的移動；以及，設(shè)置成離開所述端部加速，以再次利用動量傳遞進(jìn)一步向前驅(qū)動主體。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，質(zhì)量塊是一活塞件。
3.如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，在流體的作用下驅(qū)動該零件，并且該裝置包括控制裝置，以允許對零件與主體之間的流體流動進(jìn)行控制，以實現(xiàn)零件朝向和離開主體端部的減速和加速。
4.如權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，該裝置形成用以將加壓流體施加到零件后方的一第一流動路線、以及用以使流體能從零件的前方與主體端部之間排出的一第二流動路線，其中，沿著第二流動路線進(jìn)行的流體流動在零件接近主體端部時減少，以形成緩沖零件與主體之間撞擊的一流體緩沖墊。
5.如權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，提供一第三流動路線，以在零件與主體端部之間注入流體，以相對主體端部沿向后方向加速零件，沿著第三流動路線的流動在零件鄰近主體端部時形成。
6.如權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，設(shè)置一傳感器，以確定零件是否已靠近主體端部。
7.如權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，第二流動路線設(shè)置在一管道中，該管道軸向地延伸穿過零件和主體，并且，第三流動路線以與第二流動路線相反的方向也穿過該管道。
8.如權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，零件在主體內(nèi)的一通道中滑動，并且一管道軸向延伸穿過該通道和零件，用以向該裝置提供加壓流體，其中，在管道中設(shè)置閥，用來將加壓流體沿著第一流動路線引導(dǎo)入主體后方與零件后方之間的一區(qū)域中、以及用來將流體沿著第三流動路線從管道引導(dǎo)入在零件前方的一第二區(qū)域中，以沿反向驅(qū)動零件，并且，第二流動路線穿過形成在通道中的開孔，并通入形成在主體中的一回流通路，以使流體在零件向前移動時沿著第二流動路線從第二區(qū)域流出。
9.如權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，閥包括一設(shè)置在管道前端中的主閥和設(shè)置在鄰近第一區(qū)域處的次閥，其中在管道中保持一正的流體壓力，并且當(dāng)零件沿向前方向行進(jìn)時閥處于關(guān)閉狀態(tài)，從而將流體引導(dǎo)穿過次閥、進(jìn)入管道與主體之間的第一區(qū)域，以向前驅(qū)動零件。
10.如權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，設(shè)置附加的閥，以在零件向主體后方移動時將捕獲在主體后端與零件之間的流體直接排出到第二流動路線中。
11.如權(quán)利要求1至10中任一項所述的裝置，其特征在于，質(zhì)量塊包括多個活塞件。
12.如權(quán)利要求11所述的裝置，其特征在于，諸活塞件呈球珠形式。
13.一種自推進(jìn)的探測器，它包括一如權(quán)利要求1至12中任一項所述的裝置。
14.如權(quán)利要求13所述的自推進(jìn)的探測器，其特征在于，該探測器設(shè)有一光源和一照相機(jī)。
15.如權(quán)利要求14所述的自推進(jìn)探測器，其特征在于，該探測器包括用以相對相鄰結(jié)構(gòu)固定探測器的定位裝置。
16.如權(quán)利要求13至15所述的自推進(jìn)探測器，其特征在于，該探測器是一內(nèi)診鏡
17.如權(quán)利要求16所述的自推進(jìn)探測器，其特征在于，內(nèi)診鏡是一次性使用的。
18.一種在自推進(jìn)裝置中產(chǎn)生移動的方法，所述自推進(jìn)裝置包括一主體和設(shè)置成可相對主體滑動的一可動質(zhì)量塊，所述方法包括朝向主體的一端部迅速減速零件，以通過動量傳遞對主體施加一向前的移動；以及，離開所述端部加速，以再次利用動量傳遞進(jìn)一步向前驅(qū)動主體。
全文摘要
一種裝置(1)，它包括帶有一可動質(zhì)量塊(3)的一細(xì)長主體(2)，所述可動質(zhì)量塊設(shè)置成可在主體(2)內(nèi)滑動，該零件(4)設(shè)置成朝向主體(2)的一端部減速，以通過動量傳遞對主體施加向前的移動；以及，設(shè)置成離開所述端部加速，以再次利用動量傳遞進(jìn)一步向前驅(qū)動主體(2)。
文檔編號A61M25/01GK1627913SQ02825585
公開日2005年6月15日 申請日期2002年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月20日
發(fā)明者M·索托里尼, N·古里亞, I·泰皮克弗 申請人:內(nèi)基因控股有限公司