CN110389436A - 内视镜转向装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种内视镜转向装置，包括第一基座、第二基座、多个弹性复位件与线体。第二基座沿着内视镜中心轴方向而位于第一基座上方。弹性复位件嵌于第一与第二基座之间。各弹性复位件包括连接于第一基座的第一板体、连接于第二基座的第二板体，与连接于第一与第二板体间的波形条。各波形条的振幅方向不平行于内视镜中心轴方向。线体平行于内视镜中心轴方向而设置于各弹性复位件两侧，且线体与内视镜中心轴间有一径向间距。本发明利用具波形条的弹性复位件搭配线体进行转向驱动，可精准控制内视镜转向操作，且能精简装置零件。

Description

内视镜转向装置

技术领域

本发明关于一种内视镜转向装置（deflection device of steerableendoscope），特别关于一种利用形状记忆合金（shape memory alloys，SMA）驱动的内视镜转向装置。

背景技术

内视镜技术的发展，主要是为了使人观察到人类或生物不易进入或无法进出的环境。为了便于进入各式环境或是观察多个方位的影像，发展出一种弯折式内视镜（steerable endoscope）结构，使得内视镜头具有转向的功效。内视镜的可挠性结构一般为使用环状金属与铆钉的组合或是使用弹簧作为可挠组件，再搭配两条线体与马达驱动器对可挠组件进行拉扯，借此使得内视镜具有双向转向的功效，以控制内视镜的镜头方向。

然而，此种内视镜转向装置在使用上仍有若干问题需要克服。首先，现有内视镜转向装置的环状金属、铆孔、铆钉、弹簧、线体与马达驱动器等零件繁多。由于内视镜技术对于整体尺寸微小的要求极高，因此繁多的零件数量会导致各组件精密度必须进一步提高，不但使生产程序更加繁琐，且制作与组装成本也大幅增加，造价不菲，不利于技术普及。若制作与组装技术无法满足精密要求时，会导致现有内视镜尺寸较大，应用不便。

同时，对于采用弹簧的内视镜转向装置，弹簧容易造成弹簧与线体弹性疲劳与断裂，对于弯折方向的控制程度也不尽理想，进而影响转向装置的运作。这种内视镜转向装置的方向控制能力较低，或是往往需要再进一步配置其他方向控制零件，导致成本更为增加。

此外，对于采用环状金属的内视镜转向装置，由于环状金属结构上的限制，使其转折的角度有所限缩固定，而未达到大范围的转折角度，因此无法完整地观察环境影像，造成遗漏影像。

因此，如何提供一种内视镜转向装置，以改善精进上述的不足，实属当前重要课题之一。

发明内容

有鉴于此，本发明的一目的在于提供一种能够精准控制镜头转向，且具有较少零组件的内视镜转向装置。

根据上述目的，本发明提供一种内视镜转向装置，包括一第一基座、一第二基座、多个弹性复位件与多条线体。第二基座沿着一内视镜中心轴方向而位于第一基座上方。弹性复位件嵌设于第一基座与第二基座之间。各弹性复位件包括一第一板体、一第二板体与一波形条。第一板体连接于第一基座。第二板体连接于第二基座。波形条连接于各第一板体与各第二板体之间。其中，各波形条的一振幅方向不平行于内视镜中心轴方向。线体平行于内视镜中心轴方向而设置于各弹性复位件两侧，且线体与一内视镜中心轴间有一径向间距。

于本发明的一实施例中，第一基座具有多个第一卡合部，第二基座具有多个第二卡合部，各第一板体具有一第三卡合部，各第二板体具有一第四卡合部，第三卡合部与第一卡合部配合，使第一板体连接于第一基座，而第四卡合部与第二卡合部配合，使第二板体连接于第二基座。

于本发明的一实施例中，其中各波形条的各振幅方向垂直于该内视镜中心轴方向。

于本发明的一实施例中，其中这些线体包括形状记忆合金。

于本发明的一实施例中，内视镜转向装置还包括一控制部，其电性连接至这些线体，以一电流控制这些线体的收缩与舒张。

于本发明的一实施例中，内视镜转向装置还包括多个第一终端件以及多个第二终端件。多个第一终端件分别连接于该第一基座。多个第二终端件分别连接于第二基座，且这些线体的两端分别固定并电性连接至这些第一终端件与这些第二终端件。

于本发明的一实施例中，内视镜转向装置还包括一第三基座。第三基座沿着内视镜中心轴方向而位于第二基座上方。其中部分的这些弹性复位件嵌设于该第三基座与该第二基座之间，而部分的这些弹性复位件嵌设于该第二基座与该第一基座之间。

于本发明的一实施例中，内视镜转向装置还包括多个第一终端件以及多个第二终端件。多个第一终端件连接于该第一基座。多个第二终端件连接于该第三基座。其中，这些线体自该第一基座向上延伸，跨越该第二基座，而延伸至该第三基座，且这些线体的两端分别固定并电性连接至这些第一终端件与这些第二终端件。

于本发明的一实施例中，其中各第二终端件电性连接至两该线体。

本发明的有益效果是：

综上所述，本发明提供一种内视镜转向装置，其利用具波形条的弹性复位件搭配形状记忆合金线体进行转向驱动，可精准控制内视镜弯折操作、精简转向装置的零件、适用于小尺寸内视镜，且降低制造成本。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1绘示的是本发明第一较佳实施例的弯折式内视镜的结构示意图；

图2绘示的是本发明第一较佳实施例的内视镜转向装置的爆炸示意图；

图3绘示的是本发明第一较佳实施例的内视镜转向装置的外观示意图；

图4绘示的是本发明第一较佳实施例的内视镜转向装置部分组成的放大示意图；

图5绘示的是本发明第二较佳实施例的内视镜转向装置的爆炸示意图；

图6绘示的是本发明第二较佳实施例的内视镜转向装置的外观示意图；

图7绘示的是本发明第二较佳实施例的内视镜转向装置部分组成的放大示意图；

图8绘示的是本发明第三较佳实施例的内视镜转向装置部分组成的放大示意图。

附图标记说明

10 第一基座

11 第一卡合部

13 突出肋条

20 第二基座

22 第二卡合部

30 第三基座

40 弹性复位件

41 第一板体

42 第二板体

43 第三卡合部

44 第四卡合部

45 波形条

46 振幅方向

47 凹槽

50、350 线体

51 第一终端件

52、352 第二终端件

60 控制部

62 接头

64 弯折段

91 八角柱体

92 锯齿环带

93 容置空间

94 突起结构

95 凹槽结构

100、200、300 内视镜转向装置

101 内视镜中心轴

111、113 开孔

900 弯折式内视镜

911 管体

913 发光模块

914 影像撷取模块

915 外部装置。

具体实施方式

以下将通过实施例来解释本发明内容，本发明的实施例并非用以限制本发明在如实施例所述的任何特定的环境、应用或特殊方式方能实施。因此，关于实施例的说明仅为阐释本发明的目的，而非用以限制本发明。以下实施例及附图中，与本发明非直接相关的组件已省略而未绘示，且附图中各组件间的尺寸关系仅为求容易了解，非用以限制实际比例。另外，以下实施例中，相同的组件将以相同的组件符号加以说明。

请参阅图1。图1绘示的是本发明第一较佳实施例的弯折式内视镜900的结构示意图。如图1所示，弯折式内视镜900包括一内视镜转向装置100、一管体911、一发光模块913、一影像撷取模块914与一接头62。

影像撷取模块914设置于弯折式内视镜900的一终端（前端），用以撷取目标影像，例如是人体内部影像或设备内装影像。影像撷取模块914例如包括电荷耦合组件（chargecoupled device, CCD）或互补性氧化金属半导体（complementary metal-oxidesemiconductor, CMOS）等影像传感器。发光模块913用以提供影像撷取模块914所需的光线，例如发光模块913可包括发光二极管（LED）或有机发光二极管（OLED）光源。发光模块913的光源可设置于影像撷取模块914后方，并利用开孔111或导光组件将光线引导至弯折式内视镜900的前端，但不以此为限。管体911用以容置内视镜转向装置100、发光模块913与影像撷取模块914。管体911于弯折式内视镜900的前端处可具有开孔113，用以供影像撷取模块914捕获影像光线。管体911的材质例如可为金属、塑料、硅胶、不锈钢、塑钢或上述组合。

内视镜转向装置100可包括一控制部60与一弯折段64。弯折段64可朝向多方向进行多角度弯曲操作。以本发明的弯折式内视镜900为例，内视镜转向装置100的弯折范围可自由控制在与内视镜中心轴101夹角30度至90度内。控制部60内可包括电子装置用以控制内视镜转向装置100的弯折操作，也可控制影像撷取模块914与发光模块913的操作。接头62设置于弯折式内视镜900的另一终端（后端），用以电性连接至外部装置915，例如显示器或计算机。

需注意的是，对应包覆内视镜转向装置100的弯折段64的管体911须为可挠结构，以配合内视镜转向装置100的弯折，但其结构与材质不受本实施例所局限。而对应包覆内视镜转向装置100的控制部60的管体911可作为使用者操作的手持部。

内视镜转向装置100的详细结构请进一步参阅图2至图4。图2至图4绘示的分别是本发明第一较佳实施例的内视镜转向装置100的爆炸示意图、外观示意图与部分组成的放大示意图。如图2至图4所示，内视镜转向装置100包括一第一基座10、一第二基座20、四个弹性复位件40、四条线体50、四个第一终端件51与四个第二终端件52。

本实施例的第一基座10为一长式基座，可设置于图1的控制部60内。更具体地说，第一基座10大致上包括一个八角柱体91、一个锯齿环带92与八个突出肋条13。八角柱体91的柱体中心轴本质上位于内视镜中心轴101，且第一基座10于八角柱体91的中心定义有一容置空间93。容置空间93贯穿八角柱体91，可供缆线与电线穿越。于本实施例中，容置空间93为一圆柱空间，且圆柱空间的中心轴本质上位于内视镜中心轴101，但不限于此。

锯齿环带92环绕于八角柱体91外表面，距离八角柱体91的两终端皆有一间隙。锯齿环带92对应于八角柱体91的其中四个间隔的表面为突起结构94，而锯齿环带92对应于八角柱体91的另外四个间隔的表面为凹槽结构95。凹槽结构95可供线体50穿越。

第一基座10的八个突出肋条13本质上均平行于内视镜中心轴101方向。其中四个突出肋条13自锯齿环带92的突起结构94上表面向上延伸，作为第一基座10的四个第一卡合部11，另外四个突出肋条13自锯齿环带92的突起结构94下表面向下延伸。

第二基座20沿着内视镜中心轴101方向而位于第一基座10上方。本实施例的第二基座20为一短式基座，可设置于图1的弯折段64内。更具体地说，第二基座20的结构与配置大致上与第一基座10相同，而第二基座20与第一基座10的主要区别在于，第二基座20的八角柱体91与锯齿环带92较第一基座10的短（沿着内视镜中心轴101方向上），且第二基座20的四个第二卡合部22为自锯齿环带92的突起结构94下表面向下延伸的四个突出肋条13。

本实施例的各弹性复位件40均嵌设于第一基座10与第二基座20之间。各弹性复位件40大致上为一长式薄板，平行于内视镜中心轴101，而与内视镜中心轴101间有一径向间隙。四个弹性复位件40两两垂直，围绕成空心正方柱的四个侧壁。更具体地说，各弹性复位件40由下而上包括一第一板体41、一波形条45与一第二板体42。

各第一板体41与各第二板体42各具有一凹槽47，且各弹性复位件40的第一板体41的凹槽47与第二板体42的凹槽47分别位于所述弹性复位件40的两终端。由此，使第一板体41与第二板体42成为两个缺口向外的C形板。第一板体41的凹槽47与第二板体42的凹槽47分别为第一板体41的第三卡合部43与第二板体42的第四卡合部44。第三卡合部43的形状与第一卡合部11配合，使第一板体41连接于第一基座10，而第四卡合部44的形状与第二卡合部22配合，使第二板体42连接于第二基座20。

波形条45连接于各第一板体41与各第二板体42之间，也称为S形弹力结构。其中各波形条45的振幅方向46本质上不平行内视镜中心轴101方向。例如，各波形条45的振幅方向46本质上垂直于内视镜中心轴101方向，也即波形条45的波形前进方向平行于内视镜中心轴101方向，但不限于此。具体地说，本实施例的波形条45包括20个C形条与19个长直条，以C形条与长直条交错的顺序彼此连接，并以两个终端的C形条分别连接第一板体41与第二板体42。

四个第一终端件51连接于第一基座10，分别位于第一基座10的锯齿环带92的四个凹槽结构95下方，跨越并抵靠两旁的相邻两个突起结构94下表面。另一方面，四个第二终端件52连接于第二基座20，分别位于第二基座20的锯齿环带92的四个凹槽结构95上方，跨越并抵靠两旁的相邻两个突起结构94上表面。

线体50平行于内视镜中心轴101方向而设置于各弹性复位件40两侧，且线体50与一内视镜中心轴101间有一径向间距。也即，当四个弹性复位件40两两垂直围绕成空心正方柱的四个侧壁时，四个线体50大致上位于空心正方柱的四个角落。各线体50的两端分别固定并电性连接至第一终端件51与第二终端件52，例如利用金属板件压合（crimping）连接固定。本发明利用线体50提供内视镜弯折所需的拉力。由于线体50固定至第二终端件52，且第二终端件52固定于第二基座20，因此线体50施加的拉力可以带动内视镜转向装置100弯折。

本实施例的线体50包括形状记忆合金，而控制部60电性连接至线体50，以电流控制线体50的收缩，将电流切断后则通过波型条作为弹力复位，将内视镜归位。内视镜转向装置100的操作例如是，当控制部60施加电流于对应的弹性复位件40两侧的第一终端件51与第二终端件52时，对应弹性复位件40两侧的线体50根据接收的电流而产生收缩力，线体50的收缩带动第二基座20与第二终端件52朝向作动的弹性复位件40弯曲。当控制部60停止施加电流于上述弹性复位件40两侧的第一终端件51与第二终端件52，上述弹性复位件40本身的弹力可带动内视镜转向装置100回复原位。反之，当控制部60改而施加电流于对向弹性复位件40两侧的第一终端件51与第二终端件52时，对向线体50的收缩带动弹性复位件40朝向对向弯曲。

本实施例以形状记忆合金的线体50为例进行说明，其优点是简化内视镜转向装置100的零件与操作。本实施例的控制部60可利用电流、形状记忆合金线体50与具波形条45的弹性复位件40轻易控制内视镜转向装置100的弯曲与复位，因此不需要繁琐的环状金属、铆孔、铆钉、弹簧与马达驱动器等零件，然本发明不限于此。于其他实施例中，本发明的线体50也可为其他金属、塑料或纤维。此时，各线体50的两端分别固定至第一终端件51与第二终端件52，但不需进行电性连接。控制部60利用机械作动方式，例如利用微型马达牵引线体50的方式，来提供内视镜转向装置100弯曲所需的拉力。

由于本发明的弹性复位件具有波形条，且各弹性复位件两侧各搭配一条线体进行转向驱动，因此可简单精准控制内视镜弯折方向与弯折程度。首先，由于本实施例具有四个方向的弹性复位件，当用户要让内视镜转向装置100朝向这四个方向弯曲时（四个方向操作方式符合一般使用者的控制习惯），仅需按照上述方式作动，内视镜转向装置100受到弹性复位件方向与线体结构的牵引，较不易偏移至其他方向，具有较高的方向精准度。也即，内视镜转向装置100易于朝向四个两两垂直的方向进行弯折，且这四个两两垂直的方向本质上均垂直于内视镜中心轴101方向。换言之，内视镜转向装置100的四个弯折方向与内视镜中心轴101的两个延伸方向，本质上构成三维空间的六个空间轴方向。

并且，本发明实际上也可提供360度的弯折方向。当用户要让内视镜转向装置100朝向非前述方向弯曲时，控制部60仅需在对应的弹性复位件40两侧的第一终端件51与第二终端件52施加不同大小的电流即可调整方向，具有易于精准控制弯折方向与角度的优点。

前述实施例以单段弯折机构为例进行说明，而本发明于其他实施例中也可具有多段弯折机构。请参阅图5至图7。图5至图7绘示的分别是本发明第二较佳实施例的内视镜转向装置200的爆炸示意图、外观示意图与部分组成的放大示意图。第二较佳实施例与第一较佳实施例的主要差别在于，第二较佳实施例具有双段弯折机构。第一较佳实施例利用四个弹性复位件40夹设于第一基座10与第二基座20之间，形成单段弯折机构；而第二较佳实施例在此之上还包括再四个弹性复位件40夹设于第二基座20与第三基座30之间，形成双段弯折机构。

如图5至图7所示，内视镜转向装置200包括一第一基座10、一第二基座20、一第三基座30、八个弹性复位件40、四条线体50、四个第一终端件51与四个第二终端件52。第三基座30沿着内视镜中心轴101方向而位于第二基座20上方，且第三基座30的结构与第二基座20的结构相同。其中，原先的四个弹性复位件40仍嵌设于第二基座20与第一基座10之间，而另外四个弹性复位件40则嵌设于第三基座30与第二基座20之间。

此时，四个第二终端件52改而连接于第三基座30，而线体50自第一基座10向上延伸，跨越第二基座20，延伸至第三基座30。第一基座10与第二基座20的向上延伸突出肋条13作为第一卡合部11，而第二基座20与第三基座30的向下延伸突出肋条13作为第二卡合部22。第一卡合部11的形状与第三卡合部43的凹槽47配合，而第二卡合部22的形状与第四卡合部44的凹槽47配合。

位于第一基座10与第二基座20间的四个弹性复位件40可作为第一段弯折机构，而位于第二基座20与第三基座30间的四个弹性复位件40作为第二段弯折机构。相比于单段弯折机构，双段弯折机构的内视镜转向装置200可以提供更大的弯折角度范围。举例说明，假设每一段弯折机构容许30度角的弯折角度，则具有单段弯折机构的内视镜转向装置最大可以提供30度的弯折角度，而具有双段弯折机构的内视镜转向装置200则能够提供60度的弯折角度，而可以适用于需要大角度转向的应用场合。上述的角度仅为举例说明，而非为限制。另外，仅需简单增加基座与弹性复位件40数量，本发明更可于其他实施例中提供更多段弯折机构。

此外，前述实施例以单个弹性复位件40的操作对应于两个第二终端件52为例进行说明，而本发明的单个弹性复位件40的操作也可仅对应一个第二终端件52或仅对应于第一终端件51。请参阅图8，并一并参阅图2与图3，图8绘示的是本发明第三较佳实施例的内视镜转向装置300部分组成的放大示意图。如图8所示，内视镜转向装置300包括一第一基座10、一第二基座20、四个弹性复位件40、四条线体350、四个第二终端件352与四个第一终端件51（第一终端件51位置请参阅图2与图3）。

第三较佳实施例与前述实施例的主要差别在于，第三较佳实施例的各第二终端件352位于各弹性复位件40正上方，且各线体350自第一基座10的一第一终端件51向上延伸，跨越并连接至第二基座20的一第二终端件352，再向下延伸至第一基座10的另一第一终端件51。也即，各线体350呈ㄇ字型而围绕于各弹性复位件40的三个边缘。

由此，当操作内视镜转向装置300时，图1的控制部60施加电流于对应的弹性复位件40两侧的两个第一终端件51（可不需施加电压于第二终端件352），对应所述弹性复位件40的单一ㄇ字型线体350根据接收的电流而产生收缩力，线体350的收缩带动第二基座20与第二终端件352朝向作动的弹性复位件40弯曲。

由于内视镜转向装置300的操作可不需施加电压于第二终端件352，因此图1的控制部60可不需电性连接至第二终端件352，更进一步简化电路结构的连接与控制，进一步简化内视镜转向装置300的零件，提升机械可靠度。并且，由于图1的控制部60，仅需控制两个第一终端件51的电流即可控制一弹性复位件40的弯折，因此可简化操作流程。此外，由于单一弹性复位件40两侧的电流本质上一致，因此在四个弹性复位件40方向上的弯折方向控制也就随的更为精准。

于其他实施例中，上述ㄇ字型线体350也可以两条直线型线体50取代，也即各第二终端件352电性连接并固定至两条线体50，两条线体50再分别向下电性连接并固定至两个第一终端件51。此时，内视镜转向装置300包括八条线体350。此外，本发明也可省略第一终端件51与第二终端件52、352，也即直接将第一终端件51与第二终端件52、352的结构与功能整合于第一基座10、第二基座20与第三基座30上，进一步精简组件。另外，前述实施例所示的线体50、350均位于第一终端件51与第二终端件52、352外侧，但不限于此。本发明的线体50、350也可位于第一终端件51与第二终端件52、352的内侧。

综上所述，本发明提供一种内视镜转向装置，其利用具波形条的弹性复位件搭配形状记忆合金线体进行转向驱动，可精准控制内视镜弯折操作、精简转向装置的零件、简化生产程序、降低制作与组装成本、适用于小尺寸内视镜，且利于技术普及。

以上所述的内容仅为本发明的较佳实施例，不能以此限制本申请的专利范围。本领域技术人员根据本申请发明内容所作的等效变化，皆应包括于以下的申请专利范围内。

Claims (10)

1.一种内视镜转向装置，其特征在于，包括：

一第一基座；

一第二基座，该第二基座沿着一内视镜中心轴方向而位于该第一基座上方；

多个弹性复位件，嵌设于该第一基座与该第二基座之间，各弹性复位件包括：

一第一板体，这些第一板体连接于该第一基座；

一第二板体，这些第二板体连接于该第二基座；以及

一波形条，连接于各第一板体与各第二板体之间，其中各波形条的一振幅方向不平行于该内视镜中心轴方向；以及

多条线体，这些线体平行于该内视镜中心轴方向而设置于各弹性复位件两侧，且这些线体与一内视镜中心轴间有一径向间距。

2.如权利要求1所述的内视镜转向装置，其特征在于，其中该第一基座具有多个第一卡合部，该第二基座具有多个第二卡合部，各第一板体具有一第三卡合部，各第二板体具有一第四卡合部，这些第三卡合部与这些第一卡合部配合，这些第一板体连接于该第一基座，而这些第四卡合部与这些第二卡合部配合，这些第二板体连接于该第二基座。

3.如权利要求2所述的内视镜转向装置，其特征在于，其中这些第一卡合部与这些第二卡合部包括多个突出肋条，而这些第三卡合部与这些第四卡合部包括配合突出肋条的多个凹槽。

4.如权利要求1所述的内视镜转向装置，其特征在于，其中各波形条的各振幅方向垂直于该内视镜中心轴方向。

5.如权利要求1所述的内视镜转向装置，其特征在于，其中这些线体包括形状记忆合金。

6.如权利要求5所述的内视镜转向装置，其特征在于，还包括一控制部，该控制部电性连接至这些线体，以一电流控制这些线体的收缩与舒张。

7.如权利要求5所述的内视镜转向装置，其特征在于，还包括：

多个第一终端件，连接于该第一基座；以及

多个第二终端件，连接于该第二基座，且这些线体的两端分别固定并电性连接至这些第一终端件与这些第二终端件。

8.如权利要求1所述的内视镜转向装置，其特征在于，还包括：

一第三基座，该第三基座沿着该内视镜中心轴方向而位于该第二基座上方，其中部分的这些弹性复位件嵌设于该第三基座与该第二基座之间，而部分的这些弹性复位件嵌设于该第二基座与该第一基座之间。

9.如权利要求8所述的内视镜转向装置，其特征在于，还包括：

多个第一终端件，连接于该第一基座；以及

多个第二终端件，连接于该第三基座；

其中，这些线体自该第一基座向上延伸，跨越该第二基座，延伸至该第三基座，且这些线体的两端分别固定并电性连接至这些第一终端件与这些第二终端件。

10.如权利要求8所述的内视镜转向装置，其特征在于，其中各第二终端件电性连接至两该线体。