TWI840233B - 具有離軸視角的內視鏡設備 - Google Patents

Abstract

一種內視鏡設備，其包含有電連接的一運算處理器以及一偵測模組。該偵測模組包含一管體、一光傳導件、一光偵測件、一訊號傳輸件、一第一支撐件以及一第二支撐件。該光傳導件具有相對彎折的一第一區段與一第二區段。該光偵測件位於該第一區段上。該訊號傳輸件耦接於該光偵測件。且實質平行於該第二區段，且相對於該光偵測件之一偵測面彎折。該第一支撐件具有一第一容置結構，用來容置該光偵測件。該第二支撐件具有一第二容置結構，用來容置該第一區段。該第二支撐件配合該第一支撐件夾持該光傳導件和該光偵測件以安裝在該管體內。

Description

具有離軸視角的內視鏡設備

本發明係提供一種內視鏡設備，尤指一種具有離軸視角的內視鏡設備。

內視鏡是一種伸入生物體內以觀察內部器官狀況的醫療儀器。內視鏡的偵測鏡頭位於管路前端；傳統內視鏡的偵測面法向量平行於管路的結構縱向，但此種內視鏡在使用環境上較為受限。另一種傳統內視鏡的偵測面法向量相對彎折於管路的結構縱向，其係在偵測鏡頭的前方設置三稜鏡來改變光線行進方向；然而，此種內視鏡除了會額外支出三稜鏡的元件成本外，還須配置高精密度的固定結構去定位三稜鏡與偵測鏡頭的相對位置，具有價格昂貴且容易損壞的缺點。

本發明係提供一種具有離軸視角的內視鏡設備，以解決上述之問題。

本發明之申請專利範圍係揭露一種內視鏡設備，其包含有一運算處理器以及一偵測模組。該偵測模組電連接該運算處理器。該偵測模組包含一管體、一光傳導件、一光偵測件、一訊號傳輸件、一第一支撐件以及一第二支撐件。該光傳導件具有相對彎折的一第一區段與一第二區段。該第二區段之一結 構縱向相對於該第一區段之一結構縱向呈現一預定夾角。該光偵測件位於該第一區段上。該訊號傳輸件耦接於該光偵測件。該訊號傳輸件之一結構縱向實質平行於該第二區段之該結構縱向，且該訊號傳輸件之該結構縱向相對於該光偵測件之一偵測面法向量呈現該預定夾角。該第一支撐件具有一第一容置結構，用來容置該光偵測件。該第二支撐件具有一第二容置結構，用來容置該第一區段。該第二支撐件配合該第一支撐件夾持該光傳導件和該光偵測件以安裝在該管體內。

本發明之申請專利範圍另揭露該第一支撐件另具有複數個容置面，分別抵接於該光偵測件之複數個外表面。該第一支撐件另具有複數個止抵面，鄰接該第一容置結構且止抵於該光傳導件之一上表面。該複數個容置面包含一第一容置面、一第二容置面與一第三容置面，該第一容置面連接在該第二容置面與該第三容置面之間，該複數個止抵面鄰接該第二容置面與該第三容置面，且該複數個止抵面之各平面法向量平行於該第一容置面之一平面法向量。

本發明之申請專利範圍另揭露該第一支撐件另具有一第一弧形部，其位置相對於該複數個止抵面，用於抵接該管體之一內表面。該第一支撐件另具有一開槽部，形成於該第一弧形部之鄰近該訊號傳輸件的位置，該光偵測件與該訊號傳輸件之耦接處係位於該開槽部內。該第一支撐件另具有一第一遠端截面部，連接在該第一弧形部與該複數個止抵面之間、且對齊於該光偵測件之一偵測面。該第一弧形部之一弧形曲率對應於該內表面之一上半部曲率。

本發明之申請專利範圍另揭露該第二支撐件另具有一第一承載部、一第二承載部以及一分隔部，該分隔部設置在該第一承載部與該第二承載部之 間以形成該第二容置結構，該光傳導件之兩個光傳導部分別位於該第一承載部和該第二承載部。該第二支撐件另具有一第一承載弧面與一第二承載弧面，分別位於該第一承載部和該第二承載部內，用於承托該兩個光傳導部。該第二支撐件另具有一斜切部，設置在該分隔部之鄰近該訊號傳輸件之一端。該第二支撐件另具有一第二遠端截面部，位於該分隔部之相對於該斜切部之另一端、且對齊該光偵測件之一偵測面。

本發明之申請專利範圍另揭露該第二支撐件另具有一第二弧形部，設置在該第二支撐件之相對於該第一支撐件的一側，用於抵接該管體之一內表面。該第二弧形部之一弧形曲率對應於該內表面之一下半部曲率。

本發明之申請專利範圍另揭露該第一支撐件另具有一第一開槽截面部與一第二開槽截面部，設置在該第一支撐件之鄰近該訊號傳輸件的一側，該第二支撐件另具有一第三開槽截面部，設置在該第二支撐件之鄰近該第二區段的一側、且對齊於該第一開槽截面部和該第二開槽截面部。該光傳導件包含兩個光傳導部，以相鄰排列方式設置以夾持該訊號傳輸件，該兩個光傳導部之任一光傳導部具有相對彎折的該第一區段與該第二區段。

本發明之申請專利範圍另揭露該第二區段具有相對的一第一端與一第二端，該第一端連結該第一區段，該第二端延伸出該管體外，該偵測模組另包含一光發射件，對齊於該第二端。該第二區段具有相對的一第一端與一第二端，該第一端連結該第一區段，該第二端位於該管體內，該偵測模組另包含一光發射件，對齊於該第二端。該光偵測件之該偵測面法向量相對於該管體之一結構縱向呈現該預定夾角。

本發明之內視鏡設備可以提供離軸視角，其係將光偵測件彎折連接於訊號傳輸件，使得光偵測件的偵測面法向量可以相對於管體的結構縱向呈現約略達三十度的預定夾角。預定夾角的實際數值不限於前揭態樣，可依設計需求而相應調整。光傳導件可能是光纖束或光導板，會配合光偵測件和訊號傳輸件的彎折耦接特徵而區分成相對彎折的第一區段與第二區段。光傳導件較佳由兩個光傳導部組成，用來夾持訊號傳輸件與第二支撐件的分隔部。支撐組的第一支撐件與第二支撐件結合後之尺寸可相應於管體孔徑，以達緊密組接之目的。第一支撐件和第二支撐件係包覆且夾持光傳導件、光偵測件及訊號傳輸件，再套入管體內即完成內視鏡設備之組裝。

10:內視鏡設備

12:運算處理器

14:偵測模組

16:管體

161:管體之內表面

18:光傳導件

18A,18B:光傳導部

20:光偵測件

22:訊號傳輸件

24:支撐組

26:第一區段

28:第二區段

30:第一支撐件

32:第二支撐件

34:第一容置結構

36:容置面

36A:第一容置面

36B:第二容置面

36C:第三容置面

38:止抵面

40:第一弧形部

42:開槽部

44:第一遠端截面部

46:第二容置結構

48:第一承載部

50:第二承載

52:分隔部

521:分隔部的上表面

54:第一承載弧面

56:第二承載弧面

58:斜切部

60:第二遠端截面部

62:第二弧形部

64:第一開槽截面部

66:第二開槽截面部

68:第三開槽截面部

70:第一端

72:第二端

74:光發射件

D1:第一區段之結構縱向

D2:第二區段之結構縱向

D3:訊號傳輸件之結構縱向

Ds:管體的結構縱向

V1:光偵測件之偵測面法向量

Va:第一容置面之平面法向量

Vc:止抵面的平面法向量

θ:預定夾角

第1圖為本發明實施例之內視鏡設備之功能方塊圖。

第2圖為本發明實施例之內視鏡設備之部分元件組立圖。

第3圖與第4圖為本發明實施例之偵測模組在不同視角之元件爆炸圖。

第5圖為本發明實施例之偵測模組之部分結構示意圖。

第6圖與第7圖為本發明實施例之支撐組在不同視角之結構示意圖。

請參閱第1圖與第2圖，第1圖為本發明實施例之內視鏡設備10之功能方塊圖，第2圖為本發明實施例之內視鏡設備10之部分元件組立圖。內視鏡設備10屬於醫療設備，利用光學成像技術取得且分析生物資訊。內視鏡設備10可包含利用有線或無線方式相互連通的運算處理器12以及偵測模組14。運算處理器 12可為內建在偵測模組14的運算單元、或是電連接偵測模組14的獨立單元、或是遠端連接偵測模組14的雲端單元，其應用端視設計需求而定。偵測模組14可利用光學成像技術取得偵測影像；運算處理器12接收偵測影像且進行初步或深度分析，再依據分析結果輸出處理後之偵測影像或相應的控制指令。

請參閱第2圖至第5圖，第3圖與第4圖為本發明實施例之偵測模組14在不同視角之元件爆炸圖，第5圖為本發明實施例之偵測模組14之部分結構示意圖。偵測模組14可包含管體16、光傳導件18、光偵測件20、訊號傳輸件22以及支撐組24。管體16可設計為硬管或軟管，例如不銹鋼或其它金屬製成的硬管、或是橡膠或類似材質製成的軟管。管體16用來包覆偵測模組14的內部元件以提供防水防塵等保護效果。本實施例中，光傳導件18可包含兩個光傳導部18A與18B。光傳導部18A與18B的任一個光傳導部可具有相對彎折的第一區段26與第二區段28。第一區段26之結構縱向D1相對於第二區段28之結構縱向D2可呈現預定夾角θ。兩個光傳導部18A與18B相鄰排列以夾持訊號傳輸件22。

光偵測件20會耦接於訊號傳輸件22，且光偵測件20可位於光傳導件18的第一區段26上，訊號傳輸件22則是位於光傳導件18的第二區段28。因此，光偵測件20之偵測面法向量V1可平行或實質平行於第一區段26之結構縱向D1，訊號傳輸件22之結構縱向D3可平行或實質平行於第二區段28之結構縱向D2。相應地，訊號傳輸件22之結構縱向D3相對於光偵測件20之偵測面法向量V1會呈現預定夾角θ；由於管體16為直線筒管，管體16的結構縱向Ds可實質平行於第二區段28之結構縱向D2與訊號傳輸件22之結構縱向D3，故結構縱向Ds相對於光偵測件20之偵測面法向量V1也會呈現預定夾角θ。

支撐組24係用來將光傳導件18、光偵測件20與訊號傳輸件22固定在管體16內。本實施例中，支撐組24可包含相互分離的第一支撐件30以及第二支撐件32。第一支撐件30與第二支撐件32係相向夾持光傳導件18和光偵測件20。第一支撐件30會從光偵測件20的上方往下壓，第二支撐件32則是承托在光傳導件18的下方。第一支撐件30與第二支撐件32相向夾持以定位光傳導件18和光偵測件20之後，可以利用綁帶、黏膠或卡榫等方式固定避免兩者分離，或者也可以直接套入管體16來提供拘束限位功能。在其它可能的變化態樣中，第一支撐件30與第二支撐件32可以設計成一體成型的結構件，只要能提供空間安裝且固定光傳導件18和光偵測件20的支撐結構皆符合本發明的支撐組24的發明目的。

請參閱第2圖至第7圖，第6圖與第7圖為本發明實施例之支撐組24在不同視角之結構示意圖。第一支撐件30可具有第一容置結構34、容置面36、止抵面38、第一弧形部40、開槽部42以及第一遠端截面部44。第一容置結構34係可容置光偵測件20。容置面36為第一容置結構34的內表面，分別抵接於光偵測件20之複數個外表面。止抵面38則可視為第一容置結構34的部分外表面。容置面36可至少包含第一容置面36A、第二容置面36B以及第三容置面36C。第一容置面36A係連接在第二容置面36B與第三容置面36C之間，用於形成U型凹槽的第一容置結構34。止抵面38係鄰接第一容置結構34的第二容置面36B與第三容置面36C，用於止抵光傳導件18之上表面。止抵面38的平面法向量Vc可平行或實質平行於第一容置面36A之平面法向量Va。

再者，第一弧形部40的位置係相對於止抵面38的位置，用於抵接管體16的內表面161。開槽部42則可形成在第一弧形部40之鄰近訊號傳輸件22的位置。光偵測件20與訊號傳輸件22的耦接處係可位於開槽部42內。第一遠端截面 部44可以連接在第一弧形部40與止抵面38之間，並且對齊光偵測件20的偵測面(意即偵測面法向量V1的所在平面)。由此可知，第一支撐件30在其頂端形成第一弧形部40以配合管體16的孔徑，故第一弧形部40之弧形曲率可對應於管體16的內表面161的上半部曲率；第一支撐件30的底端可止抵第二支撐件32，故設置止抵面38以達緊密抵靠之目的。第一支撐件30的頂端與底端之間挖空形成腔體來作為第一容置結構34，並利用容置面36包圍且緊密抵靠光偵測件20。第一支撐件30的後緣進一步設計開槽部42，以提供避讓空間給光偵測件20彎折相連於訊號傳輸件22的耦接處。

第二支撐件32可具有第二容置結構46、第一承載部48、第二承載部50、分隔部52、第一承載弧面54、第二承載弧面56、斜切部58、第二遠端截面部60以及第二弧形部62。第二容置結構46用來容置光傳導件18的第一區段26。第二容置結構46可由第一承載部48、第二承載部50與分隔部52組成。分隔部52係設置在第一承載部48和第二承載部50之間。第一承載弧面54與第二承載弧面56則可分別位於第一承載部48和第二承載部50內，用於承托光傳導件18的兩個光傳導部18A與18B。換句話說，兩個光傳導部18A與18B可分別設置在第一承載部48和第二承載部50，分隔部52則是止擋在兩個光傳導部18A與18B之間。

另外，斜切部58係設置在分隔部52之鄰近訊號傳輸件22的一端；因為光偵測件20與訊號傳輸件22以呈現預定夾角θ的方式彎折連接，斜切部58可以避讓空間給光偵測件20彎折相連於訊號傳輸件22的耦接處，使其不致於和第二支撐件32產生結構干涉。分隔部52的上表面521可彎折相連於斜切部58，而且上表面521和斜切部58係可分別止抵於光傳導件18的第一區段26與第二區段28。第二遠端截面部60可位於分隔部52之相對於斜切部58的另一端、並且對齊光偵測 件20之偵測面(意即偵測面法向量V1的所在平面)。第二弧形部62則可設置在第二支撐件32之相對於第一支撐件30的一側，用於抵接管體16之內表面161。如此一來，第二支撐件32在其底端形成第二弧形部62以配合管體16的孔徑，故第二弧形部62之弧形曲率對應於管體16的內表面161的下半部曲率。第二支撐件32的頂端可止抵第一支撐件30，讓第一承載部48和第二承載部50各自的側壁頂面可配合第一支撐件30的止抵面38以達緊密抵靠之目的。第二支撐件32的頂端與底端之間挖空並在第一承載部48與第二承載部50之間設置分隔部52，從而形成第二容置結構46。分隔部52的後緣進一步設置斜切部58，以使光偵測件20相對於訊號傳輸件22的轉折耦接處能有餘裕空間而不會和分隔部52產生結構干涉。

第一支撐件30還可進一步具有第一開槽截面部64與第二開槽截面部66，分別設置在第一支撐件30之鄰近訊號傳輸件22的一側的不同位置。第一開槽截面部64和第二開槽截面部66各自連接於止抵面38，並且進一步位於第一支撐件30之相對於第一遠端截面部44的後端。第二支撐件32可以進一步具有第三開槽截面部68，設置在第二支撐件32之鄰近第二區段28的一側、並且對齊於第一開槽截面部64和第二開槽截面部66。第三開槽截面部68可形成在第二支撐件32之相對於第二遠端截面部60的後端。特別一提的是，第三開槽截面部68對齊第一開槽截面部64和第二開槽截面部66，係可解讀為第一支撐件30結合於第二支撐件32時，第一開槽截面部64、第二開槽截面部66與第三開槽截面部68大致屬於同一平面，或謂第一開槽截面部64、第二開槽截面部66與第三開槽截面部68具有實質平行的平面法向量。

請再參閱第5圖，光傳導件18的第一區段26係承托光偵測件20；第一區段26的前端可朝向管體16的開口以提供照明光線，第一區段26的後端則連接 第二區段28。第二區段28可具有相對的第一端70與第二端72；第一端70連接第一區段26，第二端72可以延伸出管體16外、或是位於管體16內。第二端72係可對齊偵測模組14的光發射件74，用來接收光發射件74輸出的照明光線，並通過光傳導件18的全內反射，讓照明光線經由第一區段26的前端射出以照亮待測物件。換言之，光發射件74可以選擇性設置在管體16的內部或外端，其變化端視設計需求而定。

綜上所述，本發明的內視鏡設備可以提供離軸視角，其係將光偵測件彎折連接於訊號傳輸件，使得光偵測件的偵測面法向量可以相對於管體的結構縱向呈現約略達三十度的預定夾角。預定夾角的實際數值不限於前揭態樣，可依設計需求而相應調整。光傳導件可能是光纖束或光導板，會配合光偵測件和訊號傳輸件的彎折耦接特徵而區分成相對彎折的第一區段與第二區段。光傳導件較佳由兩個光傳導部組成，用來夾持訊號傳輸件與第二支撐件的分隔部。支撐組的第一支撐件與第二支撐件結合後之尺寸可相應於管體孔徑，以達緊密組接之目的。第一支撐件和第二支撐件係包覆且夾持光傳導件、光偵測件及訊號傳輸件，再套入管體內即完成內視鏡設備之組裝。

以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。

18:光傳導件

20:光偵測件

22:訊號傳輸件

24:支撐組

26:第一區段

28:第二區段

30:第一支撐件

32:第二支撐件

38:止抵面

42:開槽部

44:第一遠端截面部

521:分隔部的上表面

58:斜切部

62:第二弧形部

Claims (19)

1. 一種內視鏡設備，其包含有：一運算處理器；以及一偵測模組，電連接該運算處理器，該偵測模組包含：一管體；一光傳導件，具有相對彎折的一第一區段與一第二區段，該第二區段之一結構縱向相對於該第一區段之一結構縱向呈現一預定夾角；一光偵測件，位於該第一區段上；一訊號傳輸件，耦接於該光偵測件，該訊號傳輸件之一結構縱向實質平行於該第二區段之該結構縱向，且該訊號傳輸件之該結構縱向相對於該光偵測件之一偵測面法向量呈現該預定夾角；一第一支撐件，具有一第一容置結構，用來容置該光偵測件；以及一第二支撐件，具有一第二容置結構，用來容置該第一區段，該第二支撐件配合該第一支撐件夾持該光傳導件和該光偵測件以安裝在該管體內。
2. 如請求項1所述之內視鏡設備，其中該第一支撐件另具有複數個容置面，分別抵接於該光偵測件之複數個外表面。
3. 如請求項2所述之內視鏡設備，其中該第一支撐件另具有複數個止抵面，鄰接該第一容置結構且止抵於該光傳導件之一上表面。
4. 如請求項3所述之內視鏡設備，其中該複數個容置面包含一第一容 置面、一第二容置面與一第三容置面，該第一容置面連接在該第二容置面與該第三容置面之間，該複數個止抵面鄰接該第二容置面與該第三容置面，且該複數個止抵面之各平面法向量平行於該第一容置面之一平面法向量。
5. 如請求項3所述之內視鏡設備，其中該第一支撐件另具有一第一弧形部，其位置相對於該複數個止抵面，用於抵接該管體之一內表面。
6. 如請求項5所述之內視鏡設備，其中該第一支撐件另具有一開槽部，形成於該第一弧形部之鄰近該訊號傳輸件的位置，該光偵測件與該訊號傳輸件之耦接處係位於該開槽部內。
7. 如請求項5所述之內視鏡設備，其中該第一支撐件另具有一第一遠端截面部，連接在該第一弧形部與該複數個止抵面之間、且對齊於該光偵測件之一偵測面。
8. 如請求項5所述之內視鏡設備，其中該第一弧形部之一弧形曲率對應於該內表面之一上半部曲率。
9. 如請求項1所述之內視鏡設備，其中該第二支撐件另具有一第一承載部、一第二承載部以及一分隔部，該分隔部設置在該第一承載部與該第二承載部之間以形成該第二容置結構，該光傳導件之兩個光傳導部分別位於該第一承載部和該第二承載部。
10. 如請求項9所述之內視鏡設備，其中該第二支撐件另具有一第一 承載弧面與一第二承載弧面，分別位於該第一承載部和該第二承載部內，用於承托該兩個光傳導部。
11. 如請求項9所述之內視鏡設備，其中該第二支撐件另具有一斜切部，設置在該分隔部之鄰近該訊號傳輸件之一端。
12. 如請求項11所述之內視鏡設備，其中該第二支撐件另具有一第二遠端截面部，位於該分隔部之相對於該斜切部之另一端、且對齊該光偵測件之一偵測面。
13. 如請求項1所述之內視鏡設備，其中該第二支撐件另具有一第二弧形部，設置在該第二支撐件之相對於該第一支撐件的一側，用於抵接該管體之一內表面。
14. 如請求項13所述之內視鏡設備，其中該第二弧形部之一弧形曲率對應於該內表面之一下半部曲率。
15. 如請求項1所述之內視鏡設備，其中該第一支撐件另具有一第一開槽截面部與一第二開槽截面部，設置在該第一支撐件之鄰近該訊號傳輸件的一側，該第二支撐件另具有一第三開槽截面部，設置在該第二支撐件之鄰近該第二區段的一側、且對齊於該第一開槽截面部和該第二開槽截面部。
16. 如請求項1所述之內視鏡設備，其中該光傳導件包含兩個光傳導部，以相鄰排列方式設置以夾持該訊號傳輸件，該兩個光傳導部之任一光傳 導部具有相對彎折的該第一區段與該第二區段。
17. 如請求項1所述之內視鏡設備，其中該第二區段具有相對的一第一端與一第二端，該第一端連結該第一區段，該第二端延伸出該管體外，該偵測模組另包含一光發射件，對齊於該第二端。
18. 如請求項1所述之內視鏡設備，其中該第二區段具有相對的一第一端與一第二端，該第一端連結該第一區段，該第二端位於該管體內，該偵測模組另包含一光發射件，對齊於該第二端。
19. 如請求項1所述之內視鏡設備，其中該光偵測件之該偵測面法向量相對於該管體之一結構縱向呈現該預定夾角。