CN113448075A - 内视镜系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种内视镜系统，包括插管、把手部、至少一热源、热导管以及导热材料。插管具有相对的第一端部与第二端部。插管嵌设于把手部。插管以及把手部的内部共同具有连通空间。至少一热源设置于插管的第一端部。热导管设置于连通空间内，且热导管由插管的部分连通空间而至少延伸至把手部的部分连通空间。导热材料设置于至少一热源与插管的第一端部之间，且导热材料分别与至少一热源与热导管热耦接。

Description

内视镜系统

技术领域

本发明涉及一种内视镜系统。

背景技术

由于半导体和微型机械的技术进步，视讯内视镜的应用逐渐普及，相较于传统光学式内视镜的复杂光学系统，视讯内视镜的精简结构使内视镜可进一步微型化，不仅体积缩小，分辨率和图像质量也有所提升，并且将图像传感器(Image Sensor)和照明装置往内视镜前端移动也成为一种系统发展的趋势。

由于将电子元件往前端集中，图像传感器、照明装置及相关零件在运作时会产生热量，加上堆栈密度提高，使内视镜表面温度上升，而此会影响病患的身体。为使温度能符合相关法规要求，热量管理和散热对策会随着图像系统的效能提升而日趋重要。

发明内容

本发明是针对一种内视镜系统，其具有良好的散热效果。

根据本发明的实施例提供一种内视镜系统，包括插管、把手部、至少一热源、热导管以及导热材料。插管具有相对的第一端部与第二端部。插管嵌设于把手部。插管以及把手部的内部共同具有连通空间。至少一热源设置于插管的第一端部。热导管设置于连通空间内，且热导管由插管的部分连通空间而至少延伸至把手部的部分连通空间。导热材料设置于至少一热源与插管的第一端部之间，且导热材料分别与至少一热源与热导管热耦接。

在根据本发明的实施例的内视镜系统中，上述的把手部还包括前端部与握持部。前端部夹持插管的第二端部，且前端部位于插管与握持部之间。

在根据本发明的实施例的内视镜系统中，上述的热导管由插管的部分连通空间而仅延伸至前端部的部分连通空间。

在根据本发明的实施例的内视镜系统中，上述的内视镜系统还包括另一导热材料。另一导热材料设置于前端部的部分连通空间内且位于前端部与热导管之间。

在根据本发明的实施例的内视镜系统中，上述的在前端部的连通空间中，热导管与前端部之间的介质为空气。

在根据本发明的实施例的内视镜系统中，上述的在前端部的外观包括散热鳍片结构。

在根据本发明的实施例的内视镜系统中，上述的热导管由插管的部分连通空间、经过前端部的部分连通空间而延伸至握持部的部分连通空间。

在根据本发明的实施例的内视镜系统中，在握持部的连通空间中，热导管与握持部之间的介质为空气。

在根据本发明的实施例的内视镜系统中，上述的内视镜系统还包括散热片，其设置于握持部的连通空间中且位于热导管与握持部之间。

在根据本发明的实施例的内视镜系统中，上述的内视镜系统还包括水冷系统，其设置于握持部的连通空间中且与外界连通，水冷系统分别与散热片及握持部热耦接。

在根据本发明的实施例的内视镜系统中，上述的至少一热源的种类为电子功能元件。

在根据本发明的实施例的内视镜系统中，上述的至少一热源的其中之一包括软性印刷电路板，软性印刷电路板还包括延伸部与覆盖部，延伸部由插管的第一端部的部分连通空间至少延伸至插管的连接部的部分连通空间，且覆盖部设置于延伸部上，延伸部与覆盖部共同包覆热导管。

在根据本发明的实施例的内视镜系统中，上述的至少一热源的其中之一包括软性印刷电路板，软性印刷电路板还包括延伸部，延伸部由插管的第一端部的部分连通空间至少延伸至插管的连接部的部分连通空间。

在根据本发明的实施例的内视镜系统中，上述的导热材料包括导热胶或导热膏。

在根据本发明的实施例的内视镜系统中，上述的内视镜系统还包括保护元件，其设置于插管的第一端部，且用以罩覆至少一热源。

在根据本发明的实施例的内视镜系统中，上述的内视镜系统还包括隔绝件，其设置于插管内的部分连通空间中，且隔绝件包覆至少一热源以及热导管。

在根据本发明的实施例的内视镜系统中，上述的把手部的材料包括金属、高导热材料或其组合。

基于上述，在本发明的实施例的内视镜系统中，由于热源设置于插管的第一端部，导热材料设置于第一端部与热源之间且与热导管热耦接，而热导管的设置方式则是由插管内的连通空间处而延伸至把手部的连通空间处。当热源因执行其功能而发热时，热量可快速地被导热材料传递至热导管，而热量就可以由离病人较近的插管的第一端部导往至离病人较远的把手部，除了达到快速散热的效果之外，更可以减少热源发热对病人的影响。

附图说明

图1为本发明的一实施例的内视镜系统的外观示意图。

图2A为图1中圈选处A的剖面示意图。

图2B为图1中的多个热源的架构示意图。

图3A至图3F为图1中圈选处B的不同实施态样的剖面示意图。

图4A为图1的软性印刷电路板的外观示意图。

图4B为将图4A的软性印刷电路板应用在内视镜系统的局部示意图。

图4C为本发明另一实施例的软性印刷电路板的外观示意图。

图4D为将图4C的软性印刷电路板应用在内视镜系统的局部示意图。

图4E与图4F为不同实施例的软性印刷电路板的前视示意图。

图5为本发明的一实施例的热导管的端部的外观示意图。

具体实施方式

现将详细地参考本发明的示范性实施例，示范性实施例的实例说明于附图中。只要有可能，相同元件符号在附图和描述中用来表示相同或相似部分。

图1为本发明的一实施例的内视镜系统的外观示意图。图2A为图1中圈选处A的剖面示意图。图2B为图1中的多个热源的架构示意图。图3A为图1中圈选处B的一实施态样的剖面示意图。

请参照图1、图2A及图3A，在本实施例中，内视镜系统100包括插管110、把手部120、至少一热源130、热导管140、导热材料150与保护元件P。于以下的段落中会详细地说明上述元件与元件之间的配置方式。

插管110的材料例如是包括具有高导热系数材料，其例如包括金属，且例如是不锈钢，但不以此为限。插管110具有相对的第一端部E1、第二端部E2以及位于第一、第二端部E1、E2两者之间的连接部CP，其中连接部CP与第一、第二端部E1、E2相连。

把手部120用以控制插管110运动的机构件。使用者可适于通过对把手部120施力来间接地控制插管110的第一端部E1的运动方式、旋转角度、位置等参数。如图1所示，于本实施例中，把手部120包括前端部122与握持部124。前端部122夹持插管110的第二端部E2，且前端部122位于握持部124与插管110之间，其中前端部122的直径D1大小不同于(例如是小于)握持部124的直径D2大小。于其他未示出的实施例中，直径D1、D2也可为相同，本发明并不以此为限。此外，于本实施例中，把手部120可例如是由高导热系数的材质制作，例如是金属、高导热塑料或其组合，可加速散热。但于其他的实施例中，若热源130发热的功率较低，则可将把手部120的材料选择为一般塑料，以降低制造成本，本发明并不以此为限。

热源130具体化为电子功能元件，其例如是可执行其相应的电子功能而产生热的电子元件，或者是，运作时易发热的元件也被视为热源。请参照图2A与图2B，具体而言，热源130的数量为多个，且例如是三个。这些热源130被称为第一热源132、第二热源134与第三热源136。这些热源130皆设置于插管110的第一端部E1。于以下段落中分别会说明此三个热源的电子功能。

详细来说，第一热源132例如是可用来发光的发光元件，其例如是发光二极管(Light emitting diode,LED)，但不以此为限，其用途例如是用以发出光束以照射病患内部。于本实施例中，第一热源132的数量例如是2个。于其他的实施例中，第一热源132的数量例如可以为1个或2个以上(例如是6个)，所属技术领域中技术人员可以依照照明需求而对应设置不同数量的发光元件。

第二热源134例如是成像装置的图像传感器，其中图像传感器的种类例如互补式金氧半图像传感器(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor，CMOS；简称互补式金氧半图像传感器)，但不以此为限，并且图像传感器更与成像装置的镜头LENS光耦接。当第一热源132(发光二极管)发出光束照射病患体内时，且来自病患体内的反射光束由第一端部E1进入插管110时，反射光束会被镜头LENS所接收而在第二热源134(图像传感器)的图像感测面上形成图像，而使图像传感器感测。

第三热源136例如是电路载板与其上的电子零件，且例如是软性电路印刷板FPC(Flexible Printed Circuit,FPC)，但不以此为限。更具体来说，软性电路印刷板FPC还包括第一承载部C1、第二承载部C2、第三承载部C3与延伸部EP，其中第一承载部C1为最靠近第一端部E1的开口(未示出)的承载部，第二承载部C2则次远离开口，第三承载部C3则最远离开口，第一、第二、第三承载部C1～C3彼此连接，延伸部EP与第三承载部C3连接。请同时参照图2A与图2B，第一承载部C1承载着第一热源132(发光元件)。第二承载部C2承载着固定座F1、第二热源134(图像传感器)、镜头LENS，且第二热源134(图像传感器)、镜头LENS设置于固定座F1内。第二、第三承载部C2、C3之间则设置有软性电路印刷板FPC的固定座F2。延伸部EP则由第一端部E1往连接部CP的方向D延伸出第一端部E1。

值得一提的是，固定座F1用以固定镜头LENS以及第一热源132(发光元件)的位置，而软性电路印刷板FPC的固定座F2用以固定软性电路印刷板FPC的位置，固定座F1、F2的材料可以是导热塑料或金属材质，以进一步地将上述热源130所产生的热加速导出，其中导热塑料的热传导系数例如是落在0.3～20W/mK的范围内，本发明并不以此为限。

热导管140为具有良好导热能力的导热元件。在本实施例中，插管110以及把手部120的内部共同具有连通空间CS，其中在插管110的连通空间标示为CS1、前端部122的连通空间标示为CS2，而握持部124的连通空间标示为CS3。请参照图2A与图3A，热导管140设置于连通空间CS中，且热导管140由插管110的连通空间CS1延伸至前端部122的连通空间CS2，但不延伸至握持部124的连通空间CS3。通过不把热导管140延伸至握持部124内的连通空间CS3的设计，可避免握持部124内的印刷电路板PCB产热影响热导管140的散热能力。于本实施例中，热导管140的直径例如是落在1.5毫米至6毫米的范围内，长度例如是落在150毫米至300毫米的范围内，但本发明并不以此为限。

导热材料150为具有良好导热能力的材料，其例如是导热胶或导热膏，但本发明并不以此为限。请参照图2A，导热材料150设置于至少一热源130与插管110的第一端部E1之间，且导热材料150与热导管140热耦接。由于导热材料150填设于热源130与插管110之间的空间内，由另外一个观点观之，即导热材料150占有了导热能力较差的空气所占有的空间，因此可加速将热源130所产生的热导出于插管110的外部。

保护元件P例如是能提供保护功能给内视镜系统100内部元件。保护元件P的材质例如是包括聚碳酸酯(Polycarbonate,PC)或其他透光材质，但本发明并不以此为限。保护元件P设置于插管110的第一端部E1，且用以罩覆至少一热源130，以提供这些热源130保护功能。此外，保护元件P上还包括用来导引发光元件(第一热源132)发出的光束的光导引元件，而光导引元件可设置于发光元件的光路下游处，进一步可提升发光元件的照射效果。

承上述，在本实施例的内视镜系统100中，由于热源130设置于靠近病患的第一端部E1，导热材料150设置于第一端部E1与这些热源130之间且与热导管140热耦接，而热导管140的设置方式则是由插管110内的连通空间CS1处经由前端部122的连通空间CS2处而延伸至前端部122的连通空间CS3。因此，当热源130因执行其功能而发热时，热量可快速地被导热材料150传递至热导管140，而热量就可以由离病人较近的插管110的第一端部E1导往至离病人较远的前端部122，除了达到快速散热的效果之外，更可以减少热量对病人的影响。

此外，值得一提的是，倘若这些热源130的功率较小，有可能在热导管140中较远离第一端部E1的位置即可散热，而不需要外连到其他散热结构。

在此必须说明的是，下述实施例沿用前述实施例的部分内容，省略了相同技术内容的说明，关于相同的元件名称可以参考前述实施例的部分内容，下述实施例不再重复赘述。

图3B至图3F为图1中圈选处B的不同实施态样的剖面示意图。

请参照图3B，此实施态样大致类似于图3A的实施态样，其主要差异在于：内视镜系统100可选择性地包括绝热件IS。绝热件IS设置于前端部122部分连通空间CS2与握持部124的部分连通空间CS3之间。因若没有设置绝热件，印刷电路板PCB所产生的热则会经由空气影响到热导管140，通过绝热件IS的设置，可以隔绝连通空间CS2、CS3之间的热传导，更可以避免影响到热导管140的散热效果。于本实施例中，绝热件IS的材料例如是泡棉或其他合适的低导热性的物质，但本发明并不以此为限。

请参照图3C，此实施态样大致类似于图3B的实施态样，其主要差异在于：内视镜系统100可选择性地包括另一导热材料152。另一导热材料152设置于前端部122的部分连通空间CS2内且位于前端部122与热导管140之间。另一导热材料152的说明类似于导热材料152，于此不再赘述。通过另一导热材料152的设置，可以有效地将热导管140的热由前端部122传导至外界。此外，由于前端部122的材料例如是金属、高导热塑料或其组合，而导热材料152则是散热胶或散热膏等塑料形态的物质，即前端部122与导热材料152互为异质结合，若第一热源132因需求而采用大功率的发光二极管，或者是，第二热源134因需求采用大功率的图像传感器，搭配前端部122与导热材料152的材料选用搭配设计，则可更有效地散热。此外，前端部122的外观更可选择性地导入散热鳍片结构HF的设计，以更加强散热效率。此外，如果热源130的功率较低，也可将前端部的材料选择为一般塑料，以降低制造成本。

于其他未示出的实施例中，前端部122与热导管140之间的介质也可为空气，本发明并不以此为限。

请参照图3D，内视镜系统100可选择性地包括散热片170。散热片170设置于把手部120的连通空间CS3内。因此，由热导管140所传导的热可通过散热片170快速地散热而传至握持部124的外处。

请参照图3E，此实施态样大致类似于图3B的实施态样，其主要差异在于：内视镜系统100可选择性地还包括水冷系统180。水冷系统180包括水管182与泵184。水管182内装设有水冷液，水冷液例如是水，但不以此为限，而泵则用以驱动水管182内的水冷液。水冷系统180的水管182设置于握持部124的连通空间CS3中且通过水管182与泵184连通。水冷系统180分别与散热片170及握持部124热耦接。因此，通过水冷系统180的设置，水冷液可将散热片170的热量快速地带离，以使散热片170本身的温度维持在一个较低的温度，进一步使散热片170与热导管140之间维持较大的温差，能够快速的散热。于此实施例中，水管182例如是与信号线C分离设置的，但于其他实施例中，水管182例如也可以与信号线C一起设置，本发明并不以此为限。

于其他的实施例中，也可以选择性地不设置散热片170，而只有水冷系统180，本发明并不以此为限。

请参照图3F，此实施态样大致类似于图3A的实施态样，其主要差异在于：热导管140由插管110的部分连通空间CS1、经过前端部122的连通空间CS2、而延伸至把手部120的连通空间CS3。在握持部124的连通空间CS3中，热导管140与握持部124之间的介质为空气。因此由热导管140所传导的热可通过自然散热方式传至握持部124的外处。

此外，于其他未示出的实施例中，内视镜系统100可还包括隔绝件，隔绝件用以隔绝热以及电，其材质可包括高热阻的绝缘材质。，隔绝件设置于插管110内的部分连通空间CS1中，且隔绝件包覆至少一热源130以及热导管140。通过此设置，可避免热由热源130直接从插管110的第一端部E1导出，而影响病患的身体状况，或者是热由外界进入热导管140。并且，高热阻的绝缘材质例如是由铁氟龙或聚乙烯(Polyethylene,PE)构成，其更可提供这些热源130(电子功能元件)静电保护，也可做静电保护材料。

图4A为图1的软性印刷电路板的外观示意图。图4B为将图4A的软性印刷电路板应用在内视镜系统的局部示意图。图4C为本发明另一实施例的软性印刷电路板的外观示意图。图4D为将图4C的软性印刷电路板应用在内视镜系统的局部示意图。图4D与图4C为不同实施例的软性印刷电路板的前视示意图。图4E与图4F为不同实施例的软性印刷电路板的前视示意图。

请参照图4A与图4B，图4A的软性印刷电路板FPC仅包括延伸部EP。请参照图4B，延伸部EP由插管110的第一端部E1的连通空间CS1至少延伸至连接部的部分连通空间(为求清楚示出，未示出连接部)。于本实施例中，延伸部EP与热导管140彼此接触。于其他的实施例中，延伸部EP与热导管140之间空间设置导热材料150，本发明并不以此为限。

请参照图4C，软性印刷电路板FPCa大致上类似于软性印刷电路板FPC，其主要差异在于：软性印刷电路板FPCa可还包括覆盖部CVP，覆盖部CVP设置于软性印刷电路板FPCa的延伸部EP上。具体而言，覆盖部CVP包括第一覆盖部CVP1与CVP2，且彼此连接而互不重叠。请参照图4D，延伸部EP与覆盖部CVP共同包覆热导管140且与热导管140接触。于其他的实施例中，延伸部EP、覆盖部CVP与热导管140之间空间设置导热材料150，本发明并不以此为限。因此，相较于软性印刷电路板FPC，软性印刷电路板FPCa除了延伸部EP可与热导管140进行热交换之外，覆盖部CVP更可与热导管140进行热交换，通过覆盖部CVP的设置，可以提升软性印刷电路板FPCa与热导管140之间的导热面积，以加速软性印刷电路板FPCa的散热效果。

请参照图4D，图4D的软性印刷电路板FPCb大致上类似于图4C的软性印刷电路板FPCa，其主要差异在于：软性印刷电路板FPCb的第一、第二覆盖部CVP1、CVP2彼此分离而具有空隙以暴露出部分的热导管140。

请参照图4E，图4E的软性印刷电路板FPCc大致上类似于图4C的软性印刷电路板FPCa，其主要差异在于：软性印刷电路板FPCb的第一、第二覆盖部CVP1、CVP2彼此重叠。

图5为本发明的一实施例的热导管的端部的外观示意图。

请参照图5，于本实施例中，热导管140具有靠近把手部120的一端部PP，端部PP具有凹陷RE，且凹陷RE处的外径DD1实质上等于热导管140其他部分的外径DD2。当热导管140以此端部PP组装于把手部120时，此设计可避免过大的外径D1造成组装困难，或与把手部120内部的其他零件干涉的问题。

综上所述，在本发明的实施例的内视镜系统中，由于热源设置于插管的第一端部，导热材料设置于第一端部与热源之间且与热导管热耦接，而热导管的设置方式则是由插管内的连通空间处而延伸至把手部的连通空间处。当热源因执行其功能而发热时，热量可快速地被导热材料传递至热导管，而热量就可以由离病人较近的插管的第一端部导往至离病人较远的把手部，除了达到快速散热的效果之外，更可以减少热源发热对病人的影响。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (19)

1.一种内视镜系统，其特征在于，包括：

插管，具有相对的第一端部与第二端部；

把手部，所述插管嵌设于所述把手部，

其中，所述插管以及所述把手部的内部共同具有连通空间；

至少一热源，设置于所述插管的所述第一端部；

热导管，设置于所述连通空间内，且所述热导管由所述插管的部分所述连通空间而至少延伸至所述把手部的部分所述连通空间；以及

导热材料，设置于所述至少一热源与所述插管的所述第一端部之间，且所述导热材料分别与所述至少一热源与所述热导管热耦接。

2.根据权利要求1所述的内视镜系统，其特征在于，所述把手部还包括前端部与握持部，所述前端部夹持所述插管的所述第二端部，且所述前端部位于所述插管与所述握持部之间。

3.根据权利要求2所述的内视镜系统，其特征在于，其中所述热导管由所述插管的部分所述连通空间而仅延伸至所述前端部的部分所述连通空间。

4.根据权利要求2所述的内视镜系统，其特征在于，还包括绝热件，所述绝热件设置于所述前端部的部分所述连通空间与所述握持部的部分所述连通空间之间。

5.根据权利要求2所述的内视镜系统，其特征在于，还包括另一导热材料，所述另一导热材料设置于所述前端部的部分所述连通空间内且位于所述前端部与所述热导管之间。

6.根据权利要求2所述的内视镜系统，其特征在于，其中在所述前端部的所述连通空间中，所述热导管与所述前端部之间的介质为空气。

7.根据权利要求2所述的内视镜系统，其特征在于，其中所述前端部的外观包括散热鳍片结构。

8.根据权利要求2所述的内视镜系统，其特征在于，其中所述热导管由所述插管的部分所述连通空间、经过所述前端部的部分所述连通空间而延伸至所述握持部的部分所述连通空间。

9.根据权利要求2所述的内视镜系统，其特征在于，其中在所述握持部的所述连通空间中，所述热导管与所述握持部之间的介质为空气。

10.根据权利要求1所述的内视镜系统，其特征在于，还包括散热片，设置于握持部的所述连通空间中且位于所述热导管与所述握持部之间。

11.根据权利要求10所述的内视镜系统，其特征在于，还包括水冷系统，设置于所述握持部的连通空间中且与外界连通，所述水冷系统分别与所述散热片及所述握持部热耦接。

12.根据权利要求1所述的内视镜系统，其特征在于，其中所述至少一热源的种类为电子功能元件。

13.根据权利要求12所述的内视镜系统，其特征在于，其中所述至少一热源的其中之一包括软性印刷电路板，所述软性印刷电路板还包括延伸部与覆盖部，所述延伸部由所述插管的所述第一端部的部分所述连通空间至少延伸至所述插管的连接部的部分所述连通空间，且所述覆盖部设置于所述延伸部上，所述延伸部与所述覆盖部共同包覆所述热导管。

14.根据权利要求12所述的内视镜系统，其特征在于，其中所述至少一热源的其中之一包括软性印刷电路板，所述软性印刷电路板还包括延伸部，所述延伸部由所述插管的所述第一端部的部分所述连通空间至少延伸至所述插管的连接部的部分所述连通空间。

15.根据权利要求1所述的内视镜系统，其特征在于，其中所述导热材料包括导热胶或导热膏。

16.根据权利要求1所述的内视镜系统，其特征在于，还包括保护元件，设置于所述插管的所述第一端部，且用以罩覆所述至少一热源。

17.根据权利要求1所述的内视镜系统，其特征在于，还包括隔绝件，设置于所述插管内的所述部分连通空间中，且所述隔绝件包覆所述至少一热源以及所述热导管。

18.根据权利要求1所述的内视镜系统，其特征在于，其中所述把手部的材料包括金属、高导热材料或其组合。

19.根据权利要求1所述的内视镜系统，其特征在于，其中所述热导管靠近所述把手部的一端部的外径实质上等于所述热导管其他部分的外径，且所述端部具有凹陷。

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