CN111938547A - 一种多角度转向的内窥镜 - Google Patents
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Abstract
本发明属于内窥镜装置，尤其涉及一种多角度转向的内窥镜。一种多角度转向的内窥镜，包括轴向由支撑部、弯曲部和镜头部一体连接组成的柔性镜管，其特征在于，所述镜管的支撑部和弯曲部管壁呈中空腔体结构并填充有数条传动链条，支撑部远离镜头部一端的中空腔体与镜管的管内空间连通。本发明结构简单，设计巧妙，摒弃了现有技术中的拉丝‑线盘传动结构，在精简内窥镜转向功能构件的基础上，突破性实现内窥镜的多向转动。
Description
技术领域
本发明属于内窥镜装置，尤其涉及一种多角度转向的内窥镜。
背景技术
内窥镜种类多样，根据用途方向可以分为工业内窥镜和医用内窥镜，但是无论是工业应用还是医用，具有转向功能的内窥镜统称为弹性软镜。内窥镜的转向功能可以使其镜头部相对镜管进行角度改变，如此可以在内窥镜到达目标位置后，通过镜头部转动进而观察到镜头部所在环境的整体周貌，使得灶区更容易被发现。
现有技术中的内窥镜，其转向功能均通过拉丝配合镜管上的线轮进行如下动作来实现：轴对称分布的两拉丝均一端连接镜头部、另一端穿过弯曲部后缠绕在线轮上，如此需要镜头部转向时，通过线轮转动而拉紧缠绕一拉丝，同时线轮会松弛放长另一拉丝，使得弯曲部一侧侧壁长度被拉紧的拉丝缩短，另一侧侧壁长度被放松并自行延展，进而实现弯曲部从直线延伸的状态变化为弯曲状。虽然现有技术中的内窥镜转向功能很成熟，而且整体结构也不复杂，但是也存在如下弊端：
1）弯曲部的弯曲方向取决于每组轴对称的两拉丝，即一组轴对称的两拉丝可以驱动弯曲部沿两个方向弯曲，但是拉丝的数量又取决与线轮，因为每组拉丝需要配设一个线轮，而线轮的体积较大加之其设置在内窥镜内部或外部，而内窥镜本身体积不大，所以不能无数量限制的设置线轮和拉丝，因此现有技术中的内窥镜转动方向数量严重受到限制，目前市售和实际应用的内窥镜，以两组拉丝、四向转动居多，再多的方向则会导致线轮数量较多，不仅影响操作空间、不易判断转动方向，同时也没有相应的安装空间；
2）操作不便，线轮大多数采用设置于镜管手持部的侧旁，一方面影响使用者的单手拿持，同时影响内窥镜的其他构件的结构设置，不利于整体结构布局的优化设计。
这就导致内窥镜的使用存在不便，尤其是无法多个方向转动镜头部，特别是医用内窥镜，由于观察和操作环境的复杂和微小性，很难通过周向转动镜管来弥补镜头部转动方向较少的缺陷。
发明内容
本发明的目的是提供一种多角度转向的内窥镜，本发明结构简单，设计巧妙，摒弃了现有技术中的拉丝-线盘传动结构，在精简内窥镜转向功能构件的基础上，突破性实现内窥镜的多向转动。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：
一种多角度转向的内窥镜，包括轴向由支撑部、弯曲部和镜头部一体连接组成的柔性镜管，所述镜管的支撑部和弯曲部管壁呈中空腔体结构并填充有数条传动链条，支撑部远离镜头部一端的中空腔体与镜管的管内空间连通；
所述传动链条一端穿过支撑部和弯曲部管壁的中空腔体并用于连接内窥镜的镜头部、另一端穿出支撑部的中空腔体而暴露在镜管的管内空间内并设有卡块；
所述内窥镜还包括转向驱动机构，所述转向驱动机构包括与支撑部同轴设置的调节筒以及驱动筒，调节筒一端暴露至外界、另一端与支撑部内同轴设置的绞盘连接，驱动筒一端穿出调节筒暴露至外界、另一端穿过绞盘并与绞盘内的驱动齿轮同轴连接；
绞盘径向两端轴对称设置首、尾拉块，首、尾拉块之间通过驱动链条连接，驱动链条与驱动齿轮传动配合，首、尾拉块与卡块插接配合。
优选的，所述传动链条和驱动链条均由接触排列且贯穿有拉丝的链珠组成，传动链条轴向一端的首链珠用于连接内窥镜的镜头部、另一端的尾链珠暴露于镜管管内空间内且轴向设有连杆，尾链珠通过连杆与呈弧形的卡块连接；
所述驱动链条一端的链珠即为首拉块、另一端的链珠即为尾拉块，首、尾拉块结构相同且珠体的自由端开设有与卡块配合的缺口；
所述驱动链条位于绞盘内的链珠贴靠绞盘曲面内壁和驱动齿轮，且驱动齿轮的齿槽与链珠珠体间隙配合。
优选的，数条传动链条之间接触排列设置。
优选的，数条传动链条的卡块首、尾对接组成环面垂直于传动链条、且平行于绞盘的圆环。
优选的，首、尾拉块的缺口包括与连杆以及卡块配合的凹槽结构，拉块与卡块配合状态下：拉块与传动链条的尾链珠的珠体紧密接触且与圆环环体滑动配合。
优选的，所述绞盘为中空的圆盘，圆盘的曲面侧壁对应首、尾拉块处开设有供拉块进出的孔道，非转动状态下：首、尾拉块从孔道处暴露至绞盘外部并与卡块插配。
优选的，所述调节筒外壁配合对应处的镜管内壁组成与支撑部中空腔体连通的操作空间，操作空间远离镜头部的端部设有轴承，轴承外圈体与对应处的镜管内壁固定连接，轴承内圈体与对应处的调节筒外壁固定连接。
优选的，所述绞盘外径与调节筒外径相同。
优选的，所述绞盘顶面贴靠支撑部中空腔体内壁设置。
本发明的非工作状态如下：
数条传动链条填充支撑部、弯曲部，且传动链条的首、尾端平齐，使得内窥镜保持直线状态，同时传动链条尾链珠的卡块组成圆环，且首、尾拉块保持与圆环的配合状态。
本发明工作时，首先选择内窥镜的转动方向：
相对镜管而转动调节筒，调节筒带动绞盘以及绞盘内部的驱动齿轮和驱动筒做周向转动，驱动齿轮相对绞盘静止，加之驱动链条的长度使得首、尾拉块暴露在绞盘外部，所以在驱动齿轮与绞盘内部驱动链条的链珠卡配状态下，绞盘的周向转动会带动首、尾拉块通过其缺口在卡块组成的圆环上进行周向转动，当首、尾拉块到达内窥镜目标转向所对应传动链条处的卡块时，停止调节筒和绞盘的转动。如此，轴对称分布的首、尾拉块分别与内窥镜目标转向所对应的轴对称两传动链条的卡块插配。
其次，进行内窥镜转向驱动：
保持调节筒静止而相对周向驱动筒，驱动筒带动驱动齿轮周转，驱动齿轮配合绞盘的曲面内壁将驱动链条的链珠卡紧并带动其移动，如此，即可使得首拉块通过对应卡块带动对应传动链条通过孔道进入绞盘内，而尾拉块则被推离绞盘，同时挤压推顶对应的传动链条上升，变相实现了首拉块连接的传动链条被拉紧并长度缩短、尾拉块连接的传动链条被推顶并长度延长，且所述两传动链条的长度变化完美互补，所以两传动链条实现了如下动作：
实现长度缩短的传动链条通过首链珠拉动镜头部一侧下移，长度延长的传动链条通过首链珠推顶镜头部另一侧上移，使得弯曲部的对应地进行一侧壁缩短、另一侧壁延展的弯曲动作，最终带动镜头部进行相应转向。
同时由于弯曲部的弯曲，会使得两侧的半幅驱动链条分别进行一定程度的下移和上移，上移的半幅驱动链条仅仅是被带动，不会影响整体的操作，但是下移的半幅驱动链条如果不设计空间补偿，则直接影响弯曲部弯曲目的的实现，所以本发明设计了没有阻挡物的操作空间，下移的半幅链条可以移入操作空间中进行补偿。
转向完毕后，驱动筒和驱动齿轮反向转动复位并使得两传动链条复位，进而实现弯曲部的复位和镜头部的复位。
最后需要说明的是，可以在驱动齿轮上预设通孔，镜头的光纤等机构可以从通孔、驱动筒处穿过并与外界的相应机构连接。
链条采用链珠配合拉丝组成，拉丝旨在连接链珠使得链珠之间形成整体，链珠的设计是因为其可以有效填充中空腔体，使得镜管具有一定的结构硬度，同时链珠形状规则，更容易实现上述动作的传动配合。
镜管的弯曲部优选采用硅胶材质的伸缩管节制成。
本发明与现有技术相比，具有如下优点：
1）将现有技术中内窥镜的一组拉丝配一个线盘的结构创造性地改进为多组传动链条配一个绞盘的结构，而且绞盘可以设置于镜管内，这就使得内窥镜的镜管外部不存在任何阻碍物，极大程度简化了现有技术中内窥镜的转向传动机构，方便使用者操作。
2）每两条轴对称的传动链条为一组并实现内窥镜的轴对称两侧转向，而无论多少组传动链条，都只需一个绞盘进行传动，实现了内窥镜的N向转动，理论上只要链条的链珠体积足够小并承载足够的拉力，甚至可以做到镜头的无死角转向。
附图说明
图1为具体实施方式中内窥镜的结构示意图；
图2为具体实施方式中绞盘的内部结构示意图；
图3为具体实施方式中传动链条的结构示意图；
注：附图中为了观看清除，传动链条部分只展示半幅。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1-3所示，一种多角度转向的内窥镜，包括轴向由支撑部11、弯曲部12和镜头部13一体连接组成的柔性镜管，所述镜管的支撑部11和弯曲部12管壁呈中空腔体结构并填充有数条传动链条2，支撑部11远离镜头部13一端的中空腔体与镜管的管内空间14连通；
数条传动链条2之间接触排列设置，所述传动链条2由接触排列且球心贯穿有拉丝的链珠4组成，传动链条2轴向一端的首链珠（图中未显示）穿过支撑部11和弯曲部12管壁的中空腔体并用于连接内窥镜的镜头部13、另一端的尾链珠21穿出支撑部11的中空腔体而暴露在镜管的管内空间14内且轴向设有连杆22，尾链珠21通过连杆22与呈弧形的卡块24连接，数条传动链条的卡块24首、尾对接组成环面垂直于传动链条2、且平行于绞盘5的圆环23。
所述内窥镜还包括转向驱动机构，所述转向驱动机构包括与支撑部11同轴设置的调节筒51以及驱动筒53，调节筒51一端暴露至外界、另一端与支撑部11内同轴设置的绞盘5连接，驱动筒53一端穿出调节筒51暴露至外界、另一端穿过绞盘5并与绞盘5内的驱动齿轮52同轴连接；所述调节筒51外壁配合对应处的镜管内壁组成与支撑部中空腔体连通的操作空间15，操作空间15远离镜头部13的端部设有轴承16，轴承16外圈体与对应处的镜管内壁固定连接，轴承16内圈体与对应处的调节筒51外壁固定连接。
所述绞盘5为中空的圆盘，绞盘5的曲面侧壁上开设有轴对称的孔道54。由接触排列且珠心贯穿有拉丝的链珠4所组成的驱动链条3，其中段位于绞盘5内并设置于绞盘5的侧壁和驱动齿轮52之间，同时驱动链条3和传动链条2的链珠5都与驱动齿轮52的齿槽间隙配合，驱动链条3两端的链珠分别为首拉块31和尾拉块32，非转动状态下：首、尾拉块穿过孔道54后暴露至绞盘外部的操作空间15内并通过珠体自由端开设的缺口33与卡块24配合，所述缺口33包括与连杆22以及卡块24配合的凹槽结构，拉块与卡块24配合状态下：拉块与传动链条的尾链珠21的珠体紧密接触且与圆环23环体滑动配合。所述绞盘5外径与调节筒51外径相同，绞盘5顶面贴靠支撑部中空腔体内壁设置。
本发明的非工作状态如下：
数条传动链条填充支撑部、弯曲部，且传动链条的首、尾端平齐，使得内窥镜保持直线状态，同时传动链条尾链珠的卡块组成圆环，且首、尾拉块保持与圆环的配合状态。
本发明工作时，首先选择内窥镜的转动方向：
相对镜管而转动调节筒，调节筒带动绞盘以及绞盘内部的驱动齿轮和驱动筒做周向转动，驱动齿轮相对绞盘静止，加之驱动链条的长度使得首、尾拉块暴露在绞盘外部，所以在驱动齿轮与绞盘内部驱动链条的链珠卡配状态下，绞盘的周向转动会带动首、尾拉块通过其缺口在卡块组成的圆环上进行周向转动，当首、尾拉块到达内窥镜目标转向所对应传动链条处的卡块时，停止调节筒和绞盘的转动。如此，轴对称分布的首、尾拉块分别与内窥镜目标转向所对应的轴对称两传动链条的卡块插配。
其次，进行内窥镜转向驱动：
保持调节筒静止而相对周向驱动筒，驱动筒带动驱动齿轮周转，驱动齿轮配合绞盘的曲面内壁将驱动链条的链珠卡紧并带动其移动，如此，即可使得首拉块通过对应卡块带动对应传动链条通过孔道进入绞盘内，而尾拉块则被推离绞盘，同时挤压推顶对应的传动链条上升，变相实现了首拉块连接的传动链条被拉紧并长度缩短、尾拉块连接的传动链条被推顶并长度延长，且所述两传动链条的长度变化完美互补，所以两传动链条实现了如下动作：
实现长度缩短的传动链条通过首链珠拉动镜头部一侧下移，长度延长的传动链条通过首链珠推顶镜头部另一侧上移，使得弯曲部的对应地进行一侧壁缩短、另一侧壁延展的弯曲动作，最终带动镜头部进行相应转向。
同时由于弯曲部的弯曲，会使得弯曲方向对应侧的半幅驱动链条分别进行一定程度的下移和上移，上移的驱动链条仅仅是被带动，不会影响整体的操作，但是下移的驱动链条如果不设计空间补偿，则直接影响弯曲部弯曲目的的实现，所以本发明设计了没有阻挡物的操作空间，下移的链条可以移入操作空间中进行位移补偿。
转向完毕后，驱动筒和驱动齿轮反向转动复位并使得两传动链条复位，进而实现弯曲部的复位和镜头部的复位。
最后需要说明的是，可以在驱动齿轮上预设通孔，镜头的光纤等机构可以从通孔、驱动筒处穿过并与外界的相应机构连接。
Claims (9)
1.一种多角度转向的内窥镜，包括轴向由支撑部、弯曲部和镜头部一体连接组成的柔性镜管，其特征在于，所述镜管的支撑部和弯曲部管壁呈中空腔体结构并填充有数条传动链条，支撑部远离镜头部一端的中空腔体与镜管的管内空间连通；
所述传动链条一端穿过支撑部和弯曲部管壁的中空腔体并用于连接内窥镜的镜头部、另一端穿出支撑部的中空腔体而暴露在镜管的管内空间内并设有卡块；
所述内窥镜还包括转向驱动机构，所述转向驱动机构包括与支撑部同轴设置的调节筒以及驱动筒，调节筒一端暴露至外界、另一端与支撑部内同轴设置的绞盘连接，驱动筒一端穿出调节筒暴露至外界、另一端穿过绞盘并与绞盘内的驱动齿轮同轴连接；
绞盘径向两端轴对称设置首、尾拉块，首、尾拉块之间通过驱动链条连接，驱动链条与驱动齿轮传动配合，首、尾拉块与卡块插接配合。
2.如权利要求1所述的多角度转向的内窥镜，其特征在于，所述传动链条和驱动链条均由接触排列且贯穿有拉丝的链珠组成，传动链条轴向一端的首链珠用于连接内窥镜的镜头部、另一端的尾链珠暴露于镜管管内空间内且轴向设有连杆，尾链珠通过连杆与呈弧形的卡块连接；
所述驱动链条一端的链珠即为首拉块、另一端的链珠即为尾拉块，首、尾拉块结构相同且珠体的自由端开设有与卡块配合的缺口；
所述驱动链条位于绞盘内的链珠贴靠绞盘曲面内壁和驱动齿轮，且驱动齿轮的齿槽与链珠珠体间隙配合。
3.如权利要求2所述的多角度转向的内窥镜，其特征在于，数条传动链条之间接触排列设置。
4.如权利要求2所述的多角度转向的内窥镜，其特征在于，数条传动链条的卡块首、尾对接组成环面垂直于传动链条、且平行于绞盘的圆环。
5.如权利要求2所述的多角度转向的内窥镜，其特征在于，首、尾拉块的缺口包括与连杆以及卡块配合的凹槽结构，拉块与卡块配合状态下：拉块与传动链条的尾链珠的珠体紧密接触且与圆环环体滑动配合。
6.如权利要求1或2所述的多角度转向的内窥镜，其特征在于，所述绞盘为中空的圆盘，圆盘的曲面侧壁对应首、尾拉块处开设有供拉块进出的孔道，非转动状态下：首、尾拉块从孔道处暴露至绞盘外部并与卡块插配。
7.如权利要求6所述的多角度转向的内窥镜，其特征在于，所述调节筒外壁配合对应处的镜管内壁组成与支撑部中空腔体连通的操作空间，操作空间远离镜头部的端部设有轴承，轴承外圈体与对应处的镜管内壁固定连接，轴承内圈体与对应处的调节筒外壁固定连接。
8.如权利要求6所述的多角度转向的内窥镜，其特征在于，所述绞盘外径与调节筒外径相同。
9.如权利要求6所述的多角度转向的内窥镜，其特征在于，所述绞盘顶面贴靠支撑部中空腔体内壁设置。
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