CN113208545B - 内窥镜装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及医疗器械技术领域，提供内窥镜装置，包括：插入部，包括弯曲单元和柔性软管；操作部，包括壳体、牵拉线和安装于壳体的第一弯曲动力啮合机构，弯曲单元、柔性软管和壳体依次连接，牵拉线穿过柔性软管且牵拉线的第一端连接弯曲单元的自由端；支撑座，壳体安装于支撑座，支撑座设置有第二弯曲动力啮合机构和弯曲动力单元，弯曲动力单元可以通过第二弯曲动力啮合机构带动第一弯曲动力啮合机构转动，且支撑座安装有可以驱动操作部转动的旋转动力单元；第一弯曲动力啮合机构包括第一转盘，第一转盘和壳体的旋转轴同向；第一转盘连接转向传动机构，且转向传动机构连接牵拉线的第二端；第一转盘和第二弯曲动力啮合机构的啮合点位于壳体的侧面。

Description

内窥镜装置

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，尤其涉及内窥镜装置。

背景技术

近年来，将带有微型摄像装置的细长柔性体插入到患者体内，对患者各种脏器进行观察的内窥镜装置被广泛使用。有的内窥镜装置还内置了可以为各种钳道器械提供插入通道的管道，从而完成活体取样、微创手术等操作。最近，内窥镜装置不止是在医疗领域，在例如锅炉燃气轮机发动机、化学成套设备的管路、汽车发动机等腔体内部缺陷检查等工业领域也发挥了重要作用。

然而，内窥镜装置(尤其是医用内窥镜装置)的操作极为复杂。通常，内窥镜装置包含有插入部、操作部、成像设备及其它周边组件。插入部为细长条形结构，含有可顺应患者腔体改变其自身形状的柔性软管及可以被操作部控制进行主动弯曲运动的弯曲单元。操作部上安装有控制弯曲单元弯曲方向及弯曲角度大小的旋钮。内窥镜操作者通常一只手握持操作部并控制旋钮实现对弯曲单元的控制，同时，该手的腕关节、肘关节、肩关节会配合身体姿态以实现对插入部进行绕插入部轴心旋转的运动控制；而另一只手则握持插入部中靠近患者腔体入口的位置，并负责推拉插入部，以实现对插入部进行沿其长轴方向进退的运动控制。这样繁琐的长时间的操作很容易引起操作者的疲劳。为了减轻操作者的负担，电动内窥镜被提出。

日本专利第3007715号公开了一种用电控装置实现弯曲功能的内窥镜系统。然而该专利并未涉及使其绕插入部轴心旋转控制的自动化方案。

专利CN104757930B公开了一种消化内窥镜手柄的操纵装置，可实现内窥镜的弯曲运动及绕插入部轴心旋转运动的电动控制。然而由于其结构限制，当内窥镜绕其插入部轴心旋转时，其负责驱动内窥镜大小拨轮的电机与传动机构势必跟随内窥镜同步旋转，这就大大增加了旋转动力的负担，也增加了操纵装置的旋转半径，难以实现小型化和轻量化的设计。

专利CN106510603B公开了一种旋转转动内窥镜装置，该装置中的操作部与插入部为分体结构，操作部与插入部各自有一对双同轴旋转连接机构且对应可拆卸连接，操作部内置有弯曲动力和旋转动力，弯曲动力经由操作部与插入部相互对接的双同轴连接机构传递到插入部进而驱动弯曲单元。旋转动力则直接驱动插入部绕其轴心旋转。由于操作部与插入部内的双同轴连接机构与插入部旋转轴心同轴，该装置中参与绕插入部旋转轴心旋转的组件较少，大大减小了旋转动力的负担及旋转半径。但该装置的动力对接部位位于插入部的后端面，使插入部的管线对接难以兼顾操作性与易清洁性。例如，如果管线接口排布在插入部侧面，则其旋转时管线会绕插入部缠绕而降低其操作性；而如果管线接口排布在插入部后端面附近，则管线会穿过操作部。又由于更换插入部时，会伴随拆装管线的操作，很难避免管线内液体滴落到操作部，进而导致操作部难以清理，这也存在交叉感染的风险。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种内窥镜装置，其可以实现小型化和轻量化设计，又能使管线接口的排布更加合理，兼顾其良好的操作性和易清洁性。

根据本发明实施例的内窥镜装置，包括：

插入部，包括弯曲单元以及柔性软管；

操作部，包括壳体、牵拉线以及安装于所述壳体的第一弯曲动力啮合机构，所述弯曲单元、柔性软管和所述壳体依次连接，所述牵拉线穿过所述柔性软管，且所述牵拉线的第一端连接所述弯曲单元的自由端；

支撑座，所述壳体安装于所述支撑座，所述支撑座设置有第二弯曲动力啮合机构和弯曲动力单元，所述弯曲动力单元可以通过所述第二弯曲动力啮合机构带动所述第一弯曲动力啮合机构转动，且所述支撑座安装有可以驱动所述操作部转动的旋转动力单元；

所述第一弯曲动力啮合机构包括第一转盘，所述第一转盘和所述壳体的旋转轴同向；

所述第一转盘连接转向传动机构，且所述转向传动机构连接所述牵拉线的第二端；

所述第一转盘和所述第二弯曲动力啮合机构的啮合点位于所述壳体的侧面。

根据本发明实施例的内窥镜装置，由于第二弯曲动力啮合机构和弯曲动力单元均设置于支撑座，第二弯曲动力啮合机构和弯曲动力单元并不会整体随着操作部的转动而转动，由此可以减少旋转零件的数量，降低旋转所需驱动力和配套驱动机构的尺寸，达到了小型化和轻量化的目的。并且更换插入部的时候，只需要将插入部和操作部一起从支撑座拆卸下来，由此可以避免单独拆卸插入部的时候，液体滴落到操作部或者支撑座，因此该种内窥镜装置可以保证清洁性。此外，由于将原本操作部中的第二弯曲动力啮合机构和弯曲动力单元等部件均转移至支撑座中，进而操作部体积小、重量轻，可以便于操作。

根据本发明的一个实施例，所述转向传动机构包括：

第一锥齿轮，连接所述第一转盘；

第二锥齿轮，与所述第一锥齿轮啮合，并连接所述牵拉线的第二端；

或者，所述转向传动机构包括：

转向联轴器，其一端连接所述第一转盘，另一端连接所述牵拉线的第二端；

或者，所述转向传动机构包括：

蜗轮蜗杆，蜗杆连接所述第一转盘，蜗轮连接所述牵拉线的第二端；

或者，所述转向传动机构包括：

第一斜齿轮，连接所述第一转盘；

第二斜齿轮，与所述第一斜齿轮啮合，并连接所述牵拉线的第二端；

或者，所述转向传动机构包括：

滑轮，改变牵拉线牵拉方向，所述第一转盘直接连接所述牵拉线的第二端；

或者，所述转向传动机构包括：

丝杆螺母，螺母连接所述第一转盘，丝杆直接连接所述牵拉线的第二端。

根据本发明的一个实施例，当所述转向传动机构与所述牵拉线连接的一端输出旋转运动时，其与牵拉线之间存在旋转变直线传动机构，所述旋转变直线传动机构包括：

链轮，连接所述转向传动机构；

链条，与所述链轮配合，连接所述牵拉线的第二端；

或者，所述旋转变直线传动机构包括：

皮带轮，连接所述转向传动机构；

皮带，与所述皮带轮配合，连接所述牵拉线的第二端；

或者，所述旋转变直线传动机构包括：

齿轮，连接所述转向传动机构；

齿条，与所述齿轮配合，连接所述牵拉线的第二端。

根据本发明的一个实施例，所述第一转盘为磁性转盘，所述第一转盘和所述第二弯曲动力啮合机构磁啮合，所述壳体将第一转盘和所述第二弯曲动力啮合机构完全隔离；

或者，第二弯曲动力啮合机构包括第二转盘，所述第二转盘表面设置有与第一转盘啮合的齿或粗糙表面；

或者，第二弯曲动力啮合机构包括传动带，所述传动带表面设置有与第一转盘啮合的齿或粗糙表面；

或者，第二弯曲动力啮合机构包括长条形传动机构，所述长条形传动机构表面设置有与第一转盘啮合的齿或粗糙表面；

或者，第二弯曲动力啮合机构包括链条，所述链条与第一转盘形成链传动；

或者，第二弯曲动力啮合机构包括丝杆，所述丝杆与所述第一转盘形成蜗轮蜗杆传动。

根据本发明的一个实施例，所述第一转盘与第二弯曲动力啮合机构之间为非完全隔离机构时，所述操作部内含有非金属材料的传动零件；

当所述转向传动机构包括第一锥齿轮、第二锥齿轮时，所述非金属材料的传动零件可以是第一转盘、第一锥齿轮、第二锥齿轮中的至少一种；

当所述转向传动机构包括转向联轴器时，所述非金属材料的传动零件可以是第一转盘、转向联轴器中的至少一种；

当所述转向传动机构包括蜗轮蜗杆时，所述非金属材料的传动零件可以是第一转盘、蜗轮、蜗杆中的至少一种；

当所述转向传动机构包括滑轮时，所述非金属材料的传动零件可以是第一转盘、滑轮中的至少一种；

当所述转向传动机构包括丝杆螺母时，所述非金属材料的传动零件可以是第一转盘、丝杆、螺母中的至少一种；

当所述转向传动机构包括斜齿轮时，所述非金属材料的传动零件可以是第一转盘、斜齿轮中的至少一种；

当所述旋转变直线传动机构包括链条、链轮时，所述非金属材料的传动零件可以是链条、链轮中的至少一种；

当所述旋转变直线传动机构包括皮带轮、皮带时，所述非金属材料的传动零件可以是皮带轮、皮带中的至少一种；

当所述旋转变直线传动机构包括齿轮、齿条时，所述非金属材料的传动零件可以是齿轮、齿条中的至少一种。

根据本发明的一个实施例，所述壳体形成有第一旋转支撑面，所述支撑座形成有与所述第一旋转支撑面相适配的第二旋转支撑面；

所述壳体形成有第一旋转啮合机构，所述支撑座设置有第二旋转啮合机构，所述旋转动力单元可以通过所述第二旋转啮合机构和所述第一旋转啮合机构驱动所述操作部转动。

根据本发明的一个实施例，所述第二旋转支撑面设置成手动可开合结构，用于所述第一旋转支撑面与所述第二旋转支撑面的安装与分离操作、所述第一转盘与所述第二弯曲啮合机构的啮合与分离操作以及所述第一旋转啮合机构与所述第二旋转啮合机构之间的啮合与分离操作。

根据本发明的一个实施例，所述壳体远离所述柔性软管的一端连接外接管线，所述外接管线包括送水送气管、吸引管、信号线、光纤线缆及钳道器械的至少一个。

根据本发明的一个实施例，所述壳体上任意一点与所述操作部旋转轴距离介于20mm至50mm之间。

根据本发明的一个实施例，所述内窥镜装置还包括：

弯曲角度测量器，可以测量所述弯曲单元的弯曲角度，所述弯曲角度测量器安装于所述操作部和/或所述支撑座；

旋转角度测量器，可以测量所述操作部的旋转角度，所述旋转角度测量器安装于所述操作部和/或所述支撑座。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例的内窥镜装置的整体组成示意图；

图2为本发明实施例的操作部的组成示意图；

图3为本发明实施例的操作部的其中一种局部结构示意图；

图4为本发明实施例的操作部的又一种局部结构示意图；

图5为对应图3的内窥镜装置的装配关系示意图；

图6为对应图4的内窥镜装置的装配关系示意图；

图7为本发明实施例的正交磁力轮传动原理图；

图8为本发明实施例的第二旋转支撑面的结构示意图；

1、插入部；11、弯曲单元；12、柔性软管；

2、操作部；21、壳体；211、中部外壳；212、前端外壳；213、后端外壳；22A、左侧转盘；22B、右侧转盘；24、转向传动机构；25、牵拉线；

3、支撑座；31A、左侧旋转支撑面；31B、右侧旋转支撑面；32A、第一减速电机；32B、第二减速电机；33A、左侧弯曲啮合机构；33B、右侧弯曲啮合机构；34A、第一弯曲动力单元；34B、第二弯曲动力单元；35、旋转动力单元；36、第二旋转啮合机构；37A、第一手动旋钮；37B、第二手动旋钮；

4、外接管线；41、信号线；42、流体管；

51A、左侧锥齿轮；51B、右侧锥齿轮；52A、上锥齿轮；52B、下锥齿轮；53A、第一链轮；53B、第二链轮；54A、第一磁铁；54B、第二磁铁；55A、第一电路板；55B、第二电路板；

61A、第一卡爪；61B、第二卡爪；62A、第一半齿轮；62B、第二半齿轮；

7、磁力轮。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。

在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

请参见图1至图8，根据本发明的实施例，提供内窥镜装置，包括插入部1、操作部2和支撑座3。插入部1包括弯曲单元11以及柔性软管12；操作部2包括壳体21、牵拉线25以及安装于壳体21的第一弯曲动力啮合机构，弯曲单元11、柔性软管12和壳体21依次连接，牵拉线25穿过柔性软管12，且牵拉线25的第一端连接弯曲单元11的自由端；壳体21安装于支撑座3，支撑座3设置有第二弯曲动力啮合机构和弯曲动力单元，弯曲动力单元可以通过第二弯曲动力啮合机构带动第一弯曲动力啮合机构转动，且支撑座3安装有可以驱动操作部2转动的旋转动力单元35。第一弯曲动力啮合机构包括第一转盘，第一转盘和壳体21的旋转轴同向；第一转盘连接转向传动机构24，且转向传动机构24连接牵拉线25的第二端；第一转盘和第二弯曲动力啮合机构的啮合点位于壳体21的侧面。

根据本发明实施例的内窥镜装置，由于第二弯曲动力啮合机构和弯曲动力单元均设置于支撑座3，第二弯曲动力啮合机构和弯曲动力单元并不会整体随着操作部2的转动而转动，由此可以减少旋转零件的数量，降低旋转所需驱动力和配套驱动机构的尺寸，达到了小型化和轻量化的目的。并且更换插入部1的时候，只需要将插入部1和操作部2一起从支撑座3拆卸下来，由此可以避免单独拆卸插入部1的时候，液体滴落到操作部2或者支撑座3，因此该种内窥镜装置可以保证清洁性。

根据本发明的实施例，插入部1的弯曲单元11一般采用的是蛇骨结构，进而可以实现自身的弯曲方向控制。当然，弯曲单元11可以采用任何现有技术中已经公开的结构形式，只要可以实现其自身弯曲控制即可。而柔性软管12只要可以随着所插入管腔(例如上消化道或者下消化道)被动弯曲或者形变即可，具体材质不受限制。为了方便牵拉线25穿过柔性软管12，柔性软管12可以做成中空的结构形式。此外，牵拉线25的材质和结构均不受限制，只要可以拉动弯曲单元11实现弯曲单元11的弯曲动作即可。

根据本发明的实施例，第一转盘和壳体21的旋转轴同向，进而即便壳体21转动，也可以保证第一转盘始终和第二弯曲动力啮合机构啮合。其中，第一转盘优选和壳体21的旋转轴同轴，此时第二弯曲动力啮合机构可以直接通过第一转盘驱动转向传动机构24。当然，第一转盘也可以和壳体21的旋转轴平行但是不同轴，只要保证壳体21转动的过程中，第一转盘始终可以保持和第二弯曲动力啮合机构的啮合，并且第一转盘可以通过转向传动机构24带动牵拉线25的第二端即可。例如，第一转盘可以包括多个沿着壳体21的外周设置的小齿轮，以及和这些小齿轮啮合的大齿轮。

根据本发明的实施例，请参见图3和图4，转向传动机构24包括：第一锥齿轮和第二锥齿轮。其中，第一锥齿轮连接第一转盘；第二锥齿轮与第一锥齿轮啮合，并连接牵拉线25的第二端。进而，第一转盘在第二弯曲动力啮合机构的作用下可以带动第一锥齿轮转动。第一锥齿轮和第二锥齿轮之间的配合可以将第一转盘所在平面上的转动，转化成垂直于第一转盘的平面上的转动。

当然，除了采用图2至图4中转向传动机构24的转动实现第一转盘和牵拉线25的运动传递，还可以采用其他结构进行替代。例如，转向传动机构24包括转向联轴器，转向联轴器的一端连接第一转盘，另一端连接牵拉线25的第二端。再例如，转向传动机构24包括蜗轮蜗杆，蜗轮蜗杆中的蜗杆连接第一转盘，蜗轮连接牵拉线25的第二端。再例如，转向传动机构24包括第一斜齿轮和第二斜齿轮。第一斜齿轮连接第一转盘；第二斜齿轮与第一斜齿轮啮合，并连接牵拉线25的第二端。再例如，转向传动机构24包括滑轮，滑轮改变牵拉线25牵拉方向，第一转盘直接连接牵拉线25的第二端。又例如，转向传动机构24包括丝杆螺母，丝杆螺母的螺母连接第一转盘，丝杆直接连接牵拉线25的第二端。

其中，当转向传动机构24包括丝杆螺母的时候，由于丝杆螺母可以直接将第一转盘的转动转化成牵拉线25第二端的直线运动，进而其结构简单占用空间小。同样的，蜗轮蜗杆也可以直接将第一转盘的转动转化成牵拉线25第二端的直线运动。

根据本发明的实施例，当转向传动机构24与牵拉线25连接的一端输出旋转运动时，其与牵拉线25之间存在旋转变直线传动机构。例如，当转向传动机构24包括上面提及的第一斜齿轮和第二斜齿轮的时候，第二斜齿轮连接旋转变直线传动机构，进而，旋转变直线传动机构可以将第二斜齿轮的转动转变成牵拉线25的直线运动。

图3和图4中，旋转变直线传动机构包括链轮和链条。链轮连接转向传动机构24；链条与链轮配合，连接牵拉线25的第二端。进而，转向传动机构24将第一转盘所在平面上的转动转化成垂直于第一转盘的平面上的转动之后，旋转变直线传动机构将垂直于第一转盘的平面上的转动转变成当前平面上的直线运动。

当然，除了采用图3和图4中的旋转变直线传动机构实现旋转变直线，还可以采用其他结构进行替代。例如，旋转变直线传动机构包括皮带轮和皮带，皮带轮连接转向传动机构24；皮带与皮带轮配合，且皮带连接牵拉线25的第二端。再例如，旋转变直线传动机构包括齿轮和齿条，齿轮连接转向传动机构24，齿条与齿轮配合，连接牵拉线25的第二端。

图2至图7中，第一转盘为磁性转盘，第一转盘和第二弯曲动力啮合机构磁啮合，壳体21将第一转盘和第二弯曲动力啮合机构完全隔离。该种情况下，由于第一转盘和第二弯曲动力啮合机构无需直接接触，进而可以将第一转盘完全密封在壳体21内。以上结构设计避免了因第一转盘露出壳体导致的缝隙的产生，使操作部2更容易清洗干净，降低了支撑座3污染和交叉感染的风险，同样也减少了传动磨损，提高了操作部2的使用寿命。

当然，第一转盘和第二弯曲动力啮合机构也可以采用直接接触的方式实现运动传递。例如，第二弯曲动力啮合机构包括第二转盘，第二转盘表面设置有与第一转盘啮合的齿或粗糙表面。再例如，第二弯曲动力啮合机构包括传动带，传动带表面设置有与第一转盘啮合的齿或粗糙表面。再例如，第二弯曲动力啮合机构包括长条形传动机构，长条形传动机构表面设置有与第一转盘啮合的齿或粗糙表面。再例如，第二弯曲动力啮合机构包括链条，链条与第一转盘形成链传动。又例如，第二弯曲动力啮合机构包括丝杆，丝杆与第一转盘形成蜗轮蜗杆传动。很显然，第一转盘和第二弯曲动力啮合机构的具体结构形式此处无法穷举。

根据本发明的实施例，当第一转盘与第二弯曲动力啮合机构之间为非完全隔离机构时，操作部2内含有非金属材料的传动零件。对于非金属材料的零件而言，其具有抗氧化的特点，进而可以保证使用寿命。另外，由于第一转盘外露，导致其与壳体21之间不可避免的形成难以洗消的缝隙，为了避免产生交叉感染风险，可能会将操作部2和插入部1做成一次性医用耗材，操作部内采用非金属材料的传动零件可以大幅降低其成本，减轻患者经济负担。

根据本发明的实施例，当转向传动机构24包括第一锥齿轮、第二锥齿轮时，非金属材料的传动零件可以是第一转盘、第一锥齿轮、第二锥齿轮中的至少一种，也即第一转盘、第一锥齿轮或第二锥齿轮可以均选择非金属材料也也可以至少部分选择非金属材料。同样的，当转向传动机构24包括转向联轴器时，非金属材料的传动零件可以是第一转盘、转向联轴器中的至少一种。当转向传动机构24包括蜗轮蜗杆时，非金属材料的传动零件可以是第一转盘、蜗轮、蜗杆中的至少一种。当转向传动机构24包括滑轮时，非金属材料的传动零件可以是第一转盘、滑轮中的至少一种。当转向传动机构24包括丝杆螺母时，非金属材料的传动零件可以是第一转盘、丝杆、螺母中的至少一种。当转向传动机构24包括斜齿轮(第一斜齿轮和第二斜齿轮)时，非金属材料的传动零件可以是第一转盘、斜齿轮中的至少一种。当旋转变直线传动机构包括链条、链轮时，非金属材料的传动零件可以是链条、链轮中的至少一种。当旋转变直线传动机构包括皮带轮、皮带时，非金属材料的传动零件可以是皮带轮、皮带中的至少一种。当旋转变直线传动机构包括齿轮、齿条时，非金属材料的传动零件可以是齿轮、齿条中的至少一种。

根据本发明的实施例，壳体21形成有第一旋转支撑面，支撑座3形成有与第一旋转支撑面相适配的第二旋转支撑面；壳体21形成有第一旋转啮合机构，支撑座3设置有第二旋转啮合机构36，旋转动力单元35可以通过第二旋转啮合机构36和第一旋转啮合机构驱动操作部2转动。

根据本发明的实施例，第二旋转支撑面设置成手动可开合结构，用于第一旋转支撑面与第二旋转支撑面的安装与分离操作、第一转盘与第二弯曲啮合机构的啮合与分离操作以及第一旋转啮合机构与第二旋转啮合机构36之间的啮合与分离操作。手动可开合结构的设置可以方便插入部1和操作部2的插装。即便在断电状态下，也可以通过手动开合结构的开启，将操作部2和插入部1从支撑座3取下。

根据本发明的实施例，壳体21远离柔性软管12的一端连接外接管线4，外接管线4包括流体管42(例如送水送气管)、吸引管、信号线41、光纤线缆及钳道器械的至少一个。由于与操作部2连接的外接管线4全部位于操作部2的尾端，当操作部2旋转时，这些外接管线4不会与支撑座3、操作部2及插入部1发生缠绕，因此提升了操作舒适性。

根据本发明的实施例，壳体21上任意一点与操作部2旋转轴距离介于20mm至50mm之间。进而操作部2的尺寸处于一个合理的范围之内。

根据本发明的实施例，内窥镜装置还包括弯曲角度测量器和旋转角度测量器，弯曲角度测量器可以测量弯曲单元11的弯曲角度，弯曲角度测量器安装于操作部2和/或支撑座3；旋转角度测量器可以测量操作部2的旋转角度，旋转角度测量器安装于操作部2和/或支撑座3。弯曲角度测量器和旋转角度测量器都可以采用现有技术已经公开的产品，此处不再详细描述。

下面结合图1至图7对实施例的内窥镜装置的其中一些具体实施例进行描述。

图1至图7中，弯曲单元11采用蛇骨，牵拉线25采用钢丝，通过钢丝拉动蛇骨实现弯曲动作。其中，钢丝的第一端连接蛇骨，钢丝的第二端连接转向传动机构24，且支撑座3中的弯曲动力单元通过第一转盘驱动转向传动机构24以为钢丝提供拉动力。第一转盘包括同轴排列的左侧转盘22A和右侧转盘22B，转向传动机构24将左侧转盘22A和右侧转盘22B的旋转动力转变为钢丝的拉动力。图3展示了转向传动机构24的一种具体实现方式，包括第一锥齿轮和第二锥齿轮。第一弯曲动力啮合机构包括左侧转盘22A和右侧转盘22B。左侧转盘22A和右侧转盘22B可以独立接收来自弯曲动力单元的旋转动力并发生旋转。第一锥齿轮包括左侧锥齿轮51A和右侧锥齿轮51B。左侧锥齿轮51A连接左侧转盘22A，右侧锥齿轮51B连接右侧转盘22B，且左侧锥齿轮51A和右侧锥齿轮51B分别随着左侧转盘22A和右侧转盘22B转动。第二锥齿轮包括上锥齿轮52A和下锥齿轮52B。左侧锥齿轮51A和上锥齿轮52A啮合并实现转向传动；右侧锥齿轮51B和下锥齿轮52B啮合并实现转向传动。旋转变直线传动机构包括链轮和链条。链轮包括第一链轮53A和第二链轮53B。其中，第一链轮53A和上锥齿轮52A固定在一起并随上锥齿轮52A一起旋转；第二链轮53B和下锥齿轮52B固定并在一起并随下锥齿轮52B一起旋转。第一链轮53A和第二链轮53B通过链条传动将其旋转运动转变为拉动钢丝的直线运动。

为了检测弯曲单元11的弯曲角度，弯曲角度测量器可以采用磁编码器，并且磁编码器通过测量上锥齿轮52A和下锥齿轮52B的旋转角度来推测当前弯曲单元11的弯曲角度和弯曲方向。具体的，在上锥齿轮52A和下锥齿轮52B的外侧端面上分别固定安装了第一磁铁54A和第二磁铁54B，且第一磁铁54A跟随上锥齿轮52A同轴旋转，第二磁铁54B跟随下锥齿轮52B同轴旋转。在操作部2的壳体21的内侧，位于第一磁铁54A和第二磁铁54B附近，分别固定安装了带有磁编码器芯片的第一电路板55A和第二电路板55B，第一电路板55A和第二电路板55B上的磁编码器芯片分别通过探测第一磁铁54A和第二磁铁54B的磁场转向来探测其旋转角度。

为了检测在使用过程中操作部2绕内窥镜装置的长轴方向的旋转角度，旋转角度测量器可以采用陀螺仪芯片。具体的，第一电路板55A和第二电路板55B上装有陀螺仪芯片，通过测量操作部2绕内窥镜装置长轴方向旋转的角速度及角加速度，来推测其实时角度位置。

壳体21为硬质外壳，硬质外壳分为前端外壳212、中部外壳211和后端外壳213三部分。前端外壳212、后端外壳213及中部外壳211上设置了三个同轴排列的圆周面，前端外壳212、后端外壳213上的圆周面构成了第一旋转支撑面，与支撑座3上的第二旋转支撑面配合，并为操作部2绕内窥镜长轴方向旋转提供了旋转支撑。中部外壳211上的同轴圆周面形成了第一旋转啮合机构，其上均匀分布着与操作部2旋转轴同向的长条纹理，使其在圆周切线方向上更容易产生摩擦力。支撑座3上与第一旋转啮合机构圆周面贴合的两个具有软胶表面的摩擦轮形成了第二旋转啮合机构36，其通过同步带被旋转动力单元35驱动旋转，为操作部2绕内窥镜装置长轴方向旋转提供了旋转动力。

前端外壳212、后端外壳213上的第一旋转支撑面为两个同轴排列的圆槽，分别与支撑座3的两个第二旋转支撑面相配合，第二旋转支撑面包括左侧旋转支撑面31A和右侧旋转支撑面31B。为了方便地实现操作部2与支撑座3的安装与拆卸操作，第二旋转支撑面被设置成可开合结构。如图8所示，第二旋转支撑面由两个半圆形的第一卡爪61A和第二卡爪61B组成，其内侧圆周面上分布着若干滚轮，当第一卡爪61A和第二卡爪61B夹持操作部2时，滚轮与前端外壳212、后端外壳213的圆槽底面贴合并在其上滚动，为操作部2绕内窥镜装置的长轴方向旋转提供旋转支撑。第一卡爪61A和第二卡爪61B分别固定安装了具有部分平齿轮轮齿的第一半齿轮62A和第二半齿轮62B，第一半齿轮62A和第二半齿轮62B相互啮合，当驱动其中一个卡爪(第一卡爪61A或第二卡爪61B)旋转时，另外一个卡爪则随动旋转，完成对称的开合动作。开合动力由支撑座3内的第一减速电机32A和第二减速电机32B提供，为了在断电状态下仍能将操作部2与支撑座3分离，在第一减速电机32A和第二减速电机32B的尾部分别添加了第一手动旋钮37A和第二手动旋钮37B，从而可以手动实现其开合动作。这样的布局，可以使操作部2与支撑座3安装与拆卸过程中无需对操作部2上的管线进行插拔操作，使拆装过程变得清洁，降低了交叉感染的风险。

为了尽可能避免操作部2绕内窥镜装置长轴方向旋转时，与之连接并跟随其旋转的各种外接管线4(包括流体管42例如送水送气管、吸引管、信号线41、光纤线缆及钳道器械等)相互缠绕，降低其与自身及周边装置发生干涉的可能性，将各种外接管线4对应的接口设置在后端外壳213的后端面上，这样的布局使其操作更加舒适。

根据本发明的实施例，左侧转盘22A和右侧转盘22B与操作部2旋转轴同轴配列。这样的布局，使操作部2即便发生旋转也不会改变左侧转盘22A和右侧转盘22B的转轴与支撑座3的相对位置，进而让支撑座3中与左侧转盘22A和右侧转盘22B啮合的第二弯曲啮合机构及弯曲动力单元可以在不跟随操作部2随动旋转的状态下依然保持对左侧转盘22A和右侧转盘22B的啮合，这就减少了旋转零件的数量，大大降低了旋转所需驱动力和支撑座3的尺寸，达到了小型化设计的目的。其中，第二弯曲啮合机构包括左侧弯曲啮合机构33A和右侧弯曲啮合机构33B。弯曲动力单元包括第一弯曲动力单元34A和第二弯曲动力单元34B。然而，由于这样的布局使弯曲单元11的弯曲角度和弯曲方向控制同时受到第一弯曲动力单元34A和、第二弯曲动力单元34B及旋转动力单元35的影响，应通过对第一弯曲动力单元34A和第二弯曲动力单元34B及旋转动力单元35实施联动控制以实现对弯曲单元11弯曲角度和方向的精确控制。

针对左侧转盘22A、右侧转盘22B及支撑座3，本发明实施例中给出了非接触式传动与接触式传动各一种典型的具体实施方案。

图3、图5中，左侧转盘22A和右侧转盘22B采用了磁力轮7进行非接触式传动。相对应的，支撑座3内的左侧弯曲啮合机构33A和右侧弯曲啮合机构33B同样为磁力轮7。此时，左侧转盘22A和左侧弯曲啮合机构33A相啮合，右侧转盘22B和右侧弯曲啮合机构33B相啮合，其啮合原理如图7所示。图7展示了两个相互正交啮合的磁力轮7，这两个磁力轮7旋转轴心相互垂直，其圆周面相互靠近且并不接触，其圆周面上沿与其旋转轴心成45°角的方向上均匀形成S级与N级相间的条形磁极，当其中一个磁力轮7沿着某一方向旋转时，另外一个磁力轮7也在磁力作用下跟随旋转。左侧弯曲啮合机构33A和右侧弯曲啮合机构33B被支撑座3内的两个第一弯曲动力单元34A和第二弯曲动力单元34B对应独立驱动，进而通过磁力传动将动力传递给左侧转盘22A和右侧转盘22B。第一弯曲动力单元34A和第二弯曲动力单元34B采用了小型的减速电机。由于左侧转盘22A和右侧转盘22B与左侧弯曲啮合机构33A和右侧弯曲啮合机构33B同样为磁力轮7之间存在一定间隙，左侧转盘22A和右侧转盘22B对应位置的操作部2的硬质外壳为全封闭结构，从而使整个操作部2的硬质外壳不存在外露的可动零件，密封性良好，更容易进行洗消操作，且可靠性更好。

图4、图6中，左侧转盘22A和右侧转盘22B采用了传统平齿轮进行接触式传动。相对应的，支撑座3内的两个左侧弯曲啮合机构33A和右侧弯曲啮合机构33B同样为平齿轮。左侧弯曲啮合机构33A和右侧弯曲啮合机构33B被支撑座3内的第一弯曲动力单元34A和第二弯曲动力单元34B对应独立驱动，进而通过齿轮啮合将动力传递给左侧转盘22A和右侧转盘22B。由于左侧转盘22A和右侧转盘22B与左侧弯曲啮合机构33A和右侧弯曲啮合机构33B啮合点位置相互咬合，左侧转盘22A和右侧转盘22B对应位置的操作部2硬质外壳为非完全密封结构，左侧转盘22A和右侧转盘22B的齿是露出在操作部2硬质外壳之外的，该结构一定程度影响了操作部2硬质外壳的密封性，但齿轮结构简单，成本较低，更适用于一次性方案，且一次性内窥镜装置无需洗消。同样的，为了进一步降低成本，接触式传动方案的操作部2中的齿轮及链轮多采用低成本非金属材料，例如POM。

以上实施方式仅用于说明本发明，而非对本发明的限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行各种组合、修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围中。

Claims (10)

1.一种内窥镜装置，其特征在于，包括：

插入部，包括弯曲单元以及柔性软管；

操作部，包括壳体、牵拉线以及安装于所述壳体的第一弯曲动力啮合机构，所述弯曲单元、柔性软管和所述壳体依次连接，所述牵拉线穿过所述柔性软管，且所述牵拉线的第一端连接所述弯曲单元的自由端；

支撑座，所述壳体安装于所述支撑座，所述支撑座设置有第二弯曲动力啮合机构和弯曲动力单元，所述弯曲动力单元可以通过所述第二弯曲动力啮合机构带动所述第一弯曲动力啮合机构转动，且所述支撑座安装有可以驱动所述操作部转动的旋转动力单元；

所述第一弯曲动力啮合机构包括第一转盘，所述第一转盘和所述壳体的旋转轴同向；

所述第一转盘连接转向传动机构，且所述转向传动机构连接所述牵拉线的第二端；

所述第一转盘和所述第二弯曲动力啮合机构的啮合点位于所述壳体的侧面；

所述壳体远离所述柔性软管的一端连接外接管线。

2.根据权利要求1所述的内窥镜装置，其特征在于，所述转向传动机构包括：

第一锥齿轮，连接所述第一转盘；

第二锥齿轮，与所述第一锥齿轮啮合，并连接所述牵拉线的第二端；

或者，所述转向传动机构包括：

转向联轴器，其一端连接所述第一转盘，另一端连接所述牵拉线的第二端；

或者，所述转向传动机构包括：

蜗轮蜗杆，蜗杆连接所述第一转盘，蜗轮连接所述牵拉线的第二端；

或者，所述转向传动机构包括：

第一斜齿轮，连接所述第一转盘；

第二斜齿轮，与所述第一斜齿轮啮合，并连接所述牵拉线的第二端；

或者，所述转向传动机构包括：

滑轮，改变牵拉线牵拉方向，所述第一转盘直接连接所述牵拉线的第二端；

或者，所述转向传动机构包括：

丝杆螺母，螺母连接所述第一转盘，丝杆直接连接所述牵拉线的第二端。

3.根据权利要求2所述的内窥镜装置，其特征在于，当所述转向传动机构与所述牵拉线连接的一端输出旋转运动时，其与牵拉线之间存在旋转变直线传动机构，所述旋转变直线传动机构包括：

链轮，连接所述转向传动机构；

链条，与所述链轮配合，连接所述牵拉线的第二端；

或者，所述旋转变直线传动机构包括：

皮带轮，连接所述转向传动机构；

皮带，与所述皮带轮配合，连接所述牵拉线的第二端；

或者，所述旋转变直线传动机构包括：

齿轮，连接所述转向传动机构；

齿条，与所述齿轮配合，连接所述牵拉线的第二端。

4.根据权利要求1所述的内窥镜装置，其特征在于，所述第一转盘为磁性转盘，所述第一转盘和所述第二弯曲动力啮合机构磁啮合，所述壳体将第一转盘和所述第二弯曲动力啮合机构完全隔离；

或者，第二弯曲动力啮合机构包括第二转盘，所述第二转盘表面设置有与第一转盘啮合的齿或粗糙表面；

或者，第二弯曲动力啮合机构包括传动带，所述传动带表面设置有与第一转盘啮合的齿或粗糙表面；

或者，第二弯曲动力啮合机构包括长条形传动机构，所述长条形传动机构表面设置有与第一转盘啮合的齿或粗糙表面；

或者，第二弯曲动力啮合机构包括链条，所述链条与第一转盘形成链传动；

或者，第二弯曲动力啮合机构包括丝杆，所述丝杆与所述第一转盘形成蜗轮蜗杆传动。

5.根据权利要求1至4中任意一项所述的内窥镜装置，其特征在于，所述第一转盘与第二弯曲动力啮合机构之间为非完全隔离机构时，所述操作部内含有非金属材料的传动零件；

当所述转向传动机构包括第一锥齿轮、第二锥齿轮时，所述非金属材料的传动零件可以是第一转盘、第一锥齿轮、第二锥齿轮中的至少一种；

当所述转向传动机构包括转向联轴器时，所述非金属材料的传动零件可以是第一转盘、转向联轴器中的至少一种；

当所述转向传动机构包括蜗轮蜗杆时，所述非金属材料的传动零件可以是第一转盘、蜗轮、蜗杆中的至少一种；

当所述转向传动机构包括滑轮时，所述非金属材料的传动零件可以是第一转盘、滑轮中的至少一种；

当所述转向传动机构包括丝杆螺母时，所述非金属材料的传动零件可以是第一转盘、丝杆、螺母中的至少一种；

当所述转向传动机构包括斜齿轮时，所述非金属材料的传动零件可以是第一转盘、斜齿轮中的至少一种；

当所述旋转变直线传动机构包括链条、链轮时，所述非金属材料的传动零件可以是链条、链轮中的至少一种；

当所述旋转变直线传动机构包括皮带轮、皮带时，所述非金属材料的传动零件可以是皮带轮、皮带中的至少一种；

当所述旋转变直线传动机构包括齿轮、齿条时，所述非金属材料的传动零件可以是齿轮、齿条中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的内窥镜装置，其特征在于，所述壳体形成有第一旋转支撑面，所述支撑座形成有与所述第一旋转支撑面相适配的第二旋转支撑面；

所述壳体形成有第一旋转啮合机构，所述支撑座设置有第二旋转啮合机构，所述旋转动力单元可以通过所述第二旋转啮合机构和所述第一旋转啮合机构驱动所述操作部转动。

7.根据权利要求6所述的内窥镜装置，其特征在于，所述第二旋转支撑面设置成手动可开合结构，用于所述第一旋转支撑面与所述第二旋转支撑面的安装与分离操作、所述第一转盘与所述第二弯曲啮合机构的啮合与分离操作以及所述第一旋转啮合机构与所述第二旋转啮合机构之间的啮合与分离操作。

8.根据权利要求1～4、6和7中任意一项所述的内窥镜装置，其特征在于，所述外接管线包括送水送气管、吸引管、信号线、光纤线缆及钳道器械的至少一个。

9.根据权利要求1～4、6和7中任意一项所述的内窥镜装置，其特征在于，所述壳体上任意一点与所述操作部旋转轴距离介于20mm至50mm之间。

10.根据权利要求1～4、6和7中任意一项所述的内窥镜装置，其特征在于，所述内窥镜装置还包括：

弯曲角度测量器，可以测量所述弯曲单元的弯曲角度，所述弯曲角度测量器安装于所述操作部和/或所述支撑座；

旋转角度测量器，可以测量所述操作部的旋转角度，所述旋转角度测量器安装于所述操作部和/或所述支撑座。

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