[发明专利]具有可动前端部的内窥镜

说明书

本发明涉及内窥镜，包括其前端部有一可动件的内窥镜管。

内窥镜在工业技术和医学中已成为以不同方式或通过繁复操作才能检查很难达到的通道样空腔的重要辅助装置。内窥镜的顶端装有照明装置和窥看其前方空腔区的光学装置。在内窥镜前部顶端处检测到的光信息通常或是由一穿过内窥镜管的光导纤维装置向后传至其操作端，或是在顶端处由一摄象芯片检测后由一穿过内窥镜管的电线向后传送并显示在监视器屏幕上。整个内窥镜除了后部操作端之外通常呈细长软管状。

内窥镜前端部的可动件提高了检测通道状空腔的能力。在市场有售的内窥镜中，该可动件可弯曲，从而特别可用来检查内窥镜管的端部前方的空腔的壁部的前部位置。市场上的内窥镜的后部操作端装有转轮，使用这些转轮借助波顿钢线即可弯曲可动件。这类转轮的工作十分不方便，特别是在内窥镜管较长或使用中内窥镜管发生弯曲的情况下，波顿钢线的较大摩擦使得微调和精确弯曲可动件很难进行。

本发明内窥镜的特征在于，内窥镜管中装有至少一个用来移动可动件的微型电驱动件。

按照本发明，用电驱动可动件使得操作更方便和精细。由于驱动运动经过较短距离传至可动件，因此摩擦引起的问题减少。除此之外，消除了与波顿钢线长距离精确传送运动有关的问题，特别是由波顿钢线在其室中的间隙所造成的空程而使波顿钢线室更短、更直之类的问题。

该至少一个微型电驱动件最好设在内窥镜管的可动件近旁。这包括把该驱动件设置在紧接可动件后部，甚或设置在可动件本身中。不过，这也包括把驱动件设置在向后离开可动件一定距离处。但是，这一距离不可太长，以免上段所述问题变得太严重。

最好把压电驱动件用作微型驱动件。压电晶体和陶瓷在其上施加电压时即会改变长度。在实际应用中，可把许多压电晶体或陶瓷薄片互相叠在一起而在各薄片间夹以导电层。当在每两相继导电层之间加上电压时，比方说，压电片堆就会在与压电材料方向对应的纵向上发生伸长。这类压电元件相对其大小而言可产生很高的定位力。

由于施加电压而发生的长度伸长仅为压电材料长度的约1/1000，因此最好通过一种直线驱动步骤序列来产生所需定位运动。

有时很难把驱动件放置在必须用来移动可动件所必需的位置上。因此在本发明的一实施例中，最好在驱动件与可动件之间设一运动传导件。该运动传导件最好为细长的可挠曲硬条或软条。而且，该运动传导件最好为宽度任意的扁平条。作为具体例子，该运动传导件可以是用金属、塑料或其它材料制成的特别为做成细杆或薄带的绳状抗拉件，驱动件作用在运动传导件上，而运动传导件与内窥镜管的可动件连接。

该内窥镜最好有一位置确定装置，用来确定运动传导件相对驱动件的纵向运动。

如果如下文欲详述的那样把若干驱动件沿圆周相间距地设置在内窥镜管中，从而特别能缩短或伸长并弯曲可动件，则可通过确定运动传导件的位置来控制各有关驱动件，从而使所有运动传导件同时向前或向后移动，即可以使内窥镜管的可动件沿直线缩短或伸长。而且，从位置的确定中可获得可动件是否真正处在直线运动位置上的电信息。在弯曲可动件时，可确保正确的操作。由于必须克服弯曲阻力，因此向后拉动运动传导件的一驱动件的弯曲速度比向前推动该弯曲的外凸一边的运动传导件的一驱动件的弯曲速度低。由于各运动传导件的位置可检测到，因此在进行弯曲操作时可控制各驱动件，从而以合适速度向后拉动弯曲的内凹侧的运动传导件以及向前推动弯曲的外凸侧的运动传导件。在弯曲可动件时，也有关于实际弯曲状态的电信息，大夫可从显示屏上看到该电信息。最好通过控制特定驱动件的运动频率实现根据所需特定速度对各驱动件的上述控制。

位置确定装置最好为电感型。电感型位置确定装置特别可做成一线圈，而运动传导件或其一部分沿轴向插入其中。测定该线圈的即时电感即可确定运动传导件的插入深度从而确定运动传导件相对驱动件的轴向运动。

当位置确定装置包括两个设置在驱动件两边的线圈时特别有利，详情可见下述实施例。

驱动件工作时有热耗。特别是压电驱动件，由热耗造成的温升会导致维持其工作的压电效果的下降。因此在本发明的进一步改进中最好为至少一个驱动件设置一冷却装置。该冷却装置最好为使用沸点为50℃的液态碳氟化合物的蒸发室冷却装置，该沸点低于使压电效果严重恶化的温度。该蒸发室冷却法通过冷却液的局部蒸发而使压电元件产生的大量热量散开。所产生的蒸气气泡在离开冷却地点一定距离处凝结成冷却液。由于由冷却散发的绝对功率损耗很小，因此总的来说冷却液不会过热。