专利名称：具有可动前端部的内窥镜的制作方法
技术领域：
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。
只要在内窥镜管中至少在设置驱动件的部位注入冷却液即可很方便地实现上述蒸发室冷却。上述类型冷却液还有很好的绝缘性，因此可降低驱动件的绝缘费用。最好，由于上述冷却，驱动件工作在较小的温度变动范围中，从而有利于驱动件和运动传导件在进行夹紧操作时的紧配合。
驱动件最好装有两个可压电操作的夹紧件，它们交替啮合运动传导件。把两夹紧件的驱动装置和直线压电驱动器排列在一直线上，即可使运动传导件与驱动件相对运动。“相对运动”一词的意思是，可固定运动传导件而移动驱动件，也可固定驱动件而移动运动传导件。
在本发明的一优选改进中，夹紧件包括至少一个夹紧啮合体，而压电驱动的运动通过一斜面转变成该夹紧啮合体的夹紧运动。调节该斜面相对压电夹紧件驱动器的斜度，即可放大夹紧运动传导件的力或增大夹紧啮合体的夹紧运动的距离。最好用若干夹紧啮合体夹紧其间的运动传导件；当只使用一个夹紧啮合体时，该夹紧啮合体靠抵靠一抵靠面而夹紧运动传导件。
驱动件的驱动一旦停止，该夹紧啮合应能靠弹性松开，该夹紧件可做成整件，也可由若干部分组成。
在本发明的一优选改进中，各夹紧件包括至少一个相对运动传导件倾斜的夹紧啮合体，所述啮合体在压电驱动的运动器的作用下可围绕枢轴转动而与运动传导件发生夹紧啮合。在一理想的夹紧件中，该夹紧啮合体可围绕一固定枢轴转动。改变该斜度以及一方面把轴与夹紧表面之间的距离、另一方面压电驱动器与夹紧啮合体的啮合位置，即可通过杠杆作用放大夹紧运动传导件的力或增大夹紧运动的距离。为了在夹紧件驱动器与夹紧啮合体之间传导力，可设置至少一个柔性连接。夹紧件驱动器与夹紧啮合体之间的该连接最好做成整体式可挠曲软连接。作为一种替代方案，也可设置一自由抵靠一边上的两脚件。
而且，夹紧啮合体相对运动传导件的斜度可选择成当夹紧件与运动传导件之间传导力时使该夹紧啮合发生自放大。就作用而言，在夹紧运动中运动传导件与从夹紧啮合体的夹紧面到其实际枢轴的直线之间的锐角大小是至关重要的，而夹紧啮合体的形状无关宗旨。自放大开始时有一临界角度；夹紧驱动器的工作力和自放大的力相配合而产生夹紧啮合。若该锐角进一步减小，则会达到一点，在该点上仍需有夹紧驱动器的工作力仅用作产生初始夹紧啮合；而只靠自放大的力即可确保进一步的夹紧啮合。
上面数次提到的斜面可设置在夹紧啮合体上和/或与其配合的一部件上。
把压电驱动件的所有压电元件布置在运动传导件的一边上是特别有利的。这种布置的优点在于，可大大减小压电驱动件的大小、特别是其宽度或高度。从而大大便于把若干驱动件设置在内窥镜管中轴向的同一位置上。此外，这种结构大大简化了驱动件的制作。
当只在运动传导件的两个纵向运动方向之一上使用自放大作用时该驱动件的构造特别简单。在具体应用中，若要在这两个运动方向之一上产生特别大的力，可把两夹紧件布置成“同一方向”。
夹紧件最好包括沿其圆周分布的若干夹紧啮合体。运动传导件至少在其圆周部分即可被夹紧件象夹钳或钻头卡盘那样夹紧。
夹紧件在实际应用中特别简单而优选的一种设计为一特别沿其部分长度开槽的环形件。
运动传导件为细长条时特别容易制造。此时可有好几种方案，例如金属或塑料制成的抗拉绳，也可以使用可传送拉力和/或推力的杆来传导运动。
在内窥镜管中沿圆周相间距地设置三个驱动件，即可在获得大量的运动可能性与结构应用之间取得良好平衡；从而可在任何方向上弯曲可动件。若可动件部位的长度无需变动，用两个驱动件也就够了；但此时运动传导件必须也能传导推力。
可以在内窥镜管纵向上大致同一部位处依次设置若干驱动件。作为一种替代方案，也可在内窥镜管的纵向上错开地设置若干驱动件。这特别适用于下列情况若把它们大致设置在内窥镜管中同一部位处，就只留下很少空间可用来通过工作管道了；或者，由于工作件的大小，无法把所有驱动件大致设置在内窥镜管的同一部位上。
可动件按照本发明的一种改进而优选的两种最重要的运动可能性为可弯曲性长度和长度可伸缩性。为了检查得更彻底，长度可伸缩性使内窥镜能伸及待检查的空腔壁的一部分。也可结合使用这两种运动可能。
本发明既可用作检查，又可在工厂和设备中进行操作，作为例子这里只举出核反应堆、化工厂、管道系统。另一方面，本发明最利于使用在医学领域，特别是用来检查人体中的空腔和管道或用来进行损害最小的手术。内窥镜已被特别用来检查食道、胃、十二指肠、肠、尿道、膀胱和子宫。内窥镜一般具有所谓的工作管道供各种工作用具穿过，例如钳取组织样本的小钳子、活组织检查针、可加热切割钢丝、凝固电极等等，这里要指出，某些与内窥镜的可动件类似的工作用具可用微型电驱动件操纵。最后，一般还设有冲洗液的流体管道，该管道还可用来充以空气或特定气体。本申请中的“内窥镜”一词，还包括在上述等项中不使用光学检查的设备。
本发明的巨大优点在于，当内窥镜特别使用在高度弯曲的管道状腔体中时，其运动传导件上的摩擦可大大消除，从而内窥镜的可动件可有利地获得异常精确的定位。从而内窥镜的使用不受待检查的腔体的长度和形状的限制，这对于检查直肠、大肠和小肠以及在环形腔体系统的困难应用中特别重要。
可使用比方说操作杆和电子控制系统分别精确控制内窥镜的驱动件和前部件而无需加以注意。这对进行检查的人是十分有利的，因为他再也不必集注于定位，而可全力集注于检查空腔。
另一个巨大优点在于可动件部位中的长度可变性，从而可把内窥镜的前端移动到要检查的空腔壁的一部分。这对于结肠镜之类的情况特别重要，因为结肠壁的结构非常不规则。例如，若此时把辅助工作用具穿过工作管道，移近要在其上操作的壁部减小了工作用具对无关壁部造成伤害的风险。
本发明的另一个主题是用于其内窥镜管的前端有一可动件的内窥镜的微型直线电驱动件，其特征在于，它是一压电驱动件，包括一直线压电驱动器和两个压电操作的夹紧件，交替驱动这两个夹紧件即可与一由该直线驱动件移动的物体发生夹紧啮合。
特别要强调的是，本发明的这一直线驱动件不仅可用来移动内窥镜管的可动件，而且可用于微型电驱动件在其中有用的所有场合。因此本发明的范围包括把上一段所述那类微型直线电驱动件应用于任何场合。
还要强调的是，对驱动件有用的所有具体设计特征-尽管它们可结合内窥镜予以解释-也可单个或由若干特征相组合地出现在应用于内窥镜之外的直线驱动件中。
就早先稍有提及的直线驱动件而言，指的是“一可由直线驱动件移动的物体”而非运动传导件，因为在内窥镜之外的其它领域，严格字面意思上的运动传导件是常常不存在的。
下面通过用附图部分地示意出的一实施例详述本发明和本发明的各改进之处，附图中
图1为本发明内窥镜前端部的局部剖视图；图2为一压电驱动件的纵向放大剖视图，其下半部表示第一种变型，上半部表示第二种变型；图3示意出使运动传导件在图2所示压电驱动件中移动的一移动步骤序列；图4、图5和图6分别为夹紧件与运动传导件的啮合部的一部分的纵向剖视图；图7为压电马区动件的另一实施例的纵向局部剖视的侧视图；图8为沿图7中8-8线剖取的驱动件的剖面图；图9为沿图7中9-9线剖取的驱动件的剖面图；图10为其上有位置确定装置的驱动件的示意图。
图1示出一内窥镜管2的一部分，该内窥镜管2包括半刚性的可弯曲的主体6和前端部的一可动件4。可动件4实质上由涂有橡胶之类弹性材料的支撑件10构成。支撑件10呈螺旋弹簧状。可动件4的前端8封闭。前端8中装有摄像芯片12，其检测到的光信息经穿过内窥镜管的电线传到后部。前端8上装有三个运动传导件16、18、20，它们沿圆周以120°等角距地分布在圆周边上。运动传导件16、18和20在内窥镜管的可动件4与主件6之间的过渡部28的后方各与微型电压驱动件22、24、26连接并向后越过这些压电驱动件一段距离。每一运动传导件16、18、20的后端都有一加宽部27，以免这些后端穿入驱动件22、24、26中。
驱动件22、24、26在靠近过渡部28处紧固在内窥镜管的主件6上，用电线30、32和34向它们供电。在所示实施例中，紧邻过渡部28的驱动件22、24、26与过渡部相距相同距离，但它们也可沿纵向交错布置。
当驱动件22、24、26之一使相应运动传导件16、18、20缩短时，就可在包含该运动传导件的轴向平面中使可动件4弯曲。当在若干运动传导件上同时施加拉力时，弯曲的方向成为各向量的叠加。若互相配合地驱动驱动件22、24、26，即可使可动件4弯曲成任何所需方向。
除摄像芯片12外，有一工作管道终止在内窥镜管的前端8处，工作用具可从内窥镜管的后端穿过其中，但图中末示出该管道。
图2所示驱动件22实质上由(图2右边的)第一夹紧装置38、(图2左边的)第二夹紧装置40和其间的直线压电驱动器36构成。粗略说来，这三个部件都为空心圆柱形，它们同轴地依次排列。驱动件22总共有四块板，即在图2中从右向左依次位于右端的第一板41、第一夹紧装置38与直线驱动器36之间的第二板43、直线驱动器36与第二夹紧装置40之间的第三板45和左端的第四板47。板41、43、45、47与驱动件22的纵向轴线49垂直。
圆形横截面的运动传导件16沿轴向穿过驱动件22的中心孔。
夹紧装置38和40的结构相同，因此下面只说明第一夹紧装置38。
第一夹紧装置38实质上由夹紧件压电驱动器44和完全为圆形的夹紧件48构成。夹紧件驱动器44由一堆压电圆盘构成，该堆圆盘在图2中被支撑在第二板43的右边上。夹紧件48沿其轴向长度的一半以上开有若干沿圆周分布的槽口而形成若干指形夹紧啮合体51，每一夹紧啮合体在径向内部有一夹紧面56。夹紧件48的右端面支撑在第一板41上。
第一板41和第二板43用若干围绕纵向轴线49分布的轴向螺栓52相互连接。
当把电流加到夹紧件驱动器44上而驱动它时，它在图2中的右面向右移动；位于该驱动器前端的一圆盘50紧压所有夹紧啮合体51的外部斜面而使其夹紧面56沿径向向里移动，从而这些夹紧面56与运动传导件16的外圆周发生夹紧、摩擦啮合。当切断夹紧件驱动件44的电流时，夹紧啮合体51因其固有的弹性而移回其径向向外的原位。
第二夹紧装置40与第一夹紧装置38指向同一方向。从而第二夹紧装置40的夹紧件驱动器44的固定边支撑在第四板47上，而第二夹紧装置40的夹紧件48的固定边支撑在第三板45上。
也是由一堆压电圆盘构成的直线驱动器36毫无间隙地位于第二板43与第三板45之间。直线驱动器36的轴向长度明显大于夹紧装置38和40。在图2顶部所示那种变型中，第二板43和第三板45用若干围绕纵向轴线49分布的螺栓53相互连接。前面提到的螺栓52以及螺栓53为在驱动件22整个长度上连续刻有相同螺纹的杆状件。在图2底部所示变型中，省去了螺栓53。在该变型中，直线驱动器36的两端面分别固定连接在相应板43和45上，而在图2顶部所示该例子中无需固定连接。在设置螺栓53的情况下，它们的直径的尺寸做成这样在直线驱动器36通电时它们伸长，从而使第二板43和第三板45相互移远；在直线驱动器36断电时，螺丝53发生弹性收缩。与此相对照，夹紧装置38、40的螺丝52设计成这样当夹紧件驱动器44通电时它们在轴向上伸长不多；螺丝52有一点伸长是无害的。
夹紧件驱动器44的直线驱动运动约为夹紧件驱动器44中的压电材料的长度的1/1000。夹紧件驱动器44通电时夹紧件48的夹紧面56互相靠拢的距离取决于夹紧件驱动器44中的压电材料的轴向长度以及斜面54相对纵向轴线49的斜度。
图3示出使运动传导件16在驱动件22中移动的步骤I到VI的序列。I表示所简示的驱动件22的夹紧装置38、40和直线压电驱动器36。驱动件22在夹紧装置38处固定连接在内窥镜管的主体6上，这一点在图1和图2中并末示出，但在图3中用剖面线示出。比方说使用板41、43之一或该两块板即可实现这一固定连接。
在位置I，夹紧装置40与运动传导件16摩擦啮合，直线驱动器36上不加电压，夹紧装置38不通电，直线驱动器36一旦通电，它就发生直线运动-如放大图所示-从而相对固定的夹紧装置38移动夹紧装置40。夹紧装置40的这一移动同时向左拉动运动传导件，如位置II所示。仅当直线驱动器36相对运动传导件16移回到其初始位置后才能再次向左直线移动运动传导件16。这就需要进行位置III和IV所示的若干夹紧操作。固定的夹紧装置38通电而与运动传导件16摩擦啮合。然后夹紧装置40断电；断电的直线驱动器36回复到其原先的缩短位置。从此时达成的位置V，必须再次进行夹紧装置40和38的两个再次夹紧步骤，即关闭夹紧装置40和打开夹紧装置38而重新达成开始位置I，其后重复上述步骤序列而再次移动运动传导件16。
压电件36、44的定位操作进行得极快，从而重复该步骤序列即可使运动传导件16获得足够高的定位速度。
若以相反次序进行移动步骤I到VI的该序列，运动传导件16即从左向右移，而不是如上所述从右向左移动。为了把这一移动转变成可动件4的端部8的运动，或是运动传导件必须设计成能传导压力，或是支撑件10的弹性运动必须提供所需的运动力，而运动传导件起到某种受控制动器的作用。
如前所述，用驱动件22、24、26之一缩短相应的运动传导件16、18、20即可使可动件4相对内窥镜管2的主件6发生弯曲。若所有三个运动传导件同时缩短同一长度，则可直线收缩可动件4。当内窥镜管2的可动件4克服可动件4的支撑件的弹力而发生这样的缩短时，若放开运动传导件16、18、20，可动件4就会象套管那样向前移动。弯曲运动和伸缩运动相结合就可使可动件4的前端8相对待检查空腔的壁部精确定位。
图4放大地示出图2的夹紧件48及其与圈50啮合部的几何形状。指状夹紧啮合体51与环状夹紧件48的无槽口部分交汇的前部，有一径向厚度较薄部58。夹紧或松开时夹紧啮合体51的弹性变形实质上发生在所述部位58。一直线62穿过部位58的中心点64和夹紧面56的中心点66。直线62与运动传导件16的纵向轴线49或圆周面相交成一角60，该角的大小造成夹紧啮合的自放大。这一自放大只在一个轴向上起作用，即在夹紧装置48沿轴向在图4中向左移动而使运动传导件16在图4中向右移动时，或者换言之，当运动传导件16受外部拉力而在图4中向右移动时。借助夹紧件驱动器44，只须通过圈50和斜面54把一个径向压力加到沿圆周分开的各夹紧啮合体51上以便在夹紧面56与运动传导件16的圆周面之间产生初步的摩擦力。然后当夹紧件48沿轴向在图4中向左移动时，作用在夹紧面56上的压力自放大，从而原则上可沿轴向在夹紧件48与运动传导件16之间传导任意大小的力。
当上述自放大作用在特定应用中无关紧要时，两夹紧装置38和40可布置成互为镜象而不是如图2所示同一方向。
图5和图6表示可通过选择夹紧件48的夹紧啮合体51的斜面54与运动传导件16的纵向轴线49或圆周面之间的夹角68的大小来确定加大夹紧面56的大致沿径向伸展的压紧距离还是加大夹紧面56的径向压紧力。若角68为45°，则夹紧面56的该压紧距离和压紧力等于夹紧件驱动器44加在轴向上的轴向距离和轴向力。与此相比较，若角68小于45°(参见图5)，则压紧力较夹紧件驱动器44作用在轴向上的力变大，当然这是以夹紧面56的移动距离较圈50的轴向移动距离有所减小为代价的。
但是，若角68大于45°(参见图6)，则在夹紧件马区动器44通电时，夹紧面56大致沿径向移动的距离就比圈50的轴向移动距离大，不过与此同时，径向压紧力就比夹紧件驱动器44施加的轴向力小。
图5和6还示出指状夹紧啮合休51在夹紧和放开时大致围绕点64作枢轴转动。
在图4、5、6中，圈50的孔做成其孔壁以与斜面54相同的斜角倾斜。这种设计并非必需。所需的只是该圈的孔以技术上合理的方式与斜面54啮合。斜面54也非呈锥形不可。例如可呈凸弧形。最后，也可反过来，即把不可缺少的斜面设在圈50上，而把只造成线接触的对应件制在夹紧啮合体51上。
图7到图9示出压电驱动件的另一实施例。相同部件用与图1到图6中相同的标号表示。
驱动件22包括第一夹紧装置38、第二夹紧装置40和位于它们之间的压电直线驱动器36。第一和第二夹紧装置38、40的夹紧件压电驱动器44以及直线驱动器36在图7中装在运动传导件16的上方。驱动件22有一比方说用金属制成的壳体30，从左到右包括相当于图2的板41、43、45、47的支撑壁72、74、76、78。直线驱动器36毫无间隙地位于支撑壁74与76之间。支撑壁76和78以及72和74分别用作第一和第二夹紧装置38、40的支撑件。在壳体70下部，支撑壁72、74、76和78都有一供运动传导件16穿过的长方形开口92。
夹紧装置38的、作用与图2到图6的环状夹紧件48相同的夹紧件48，有一底座82，其在图7中的左边抵靠在支撑壁76上，而其上端与指状夹紧啮合体51弹性连接。夹紧啮合体51有一鼻部84抵靠在壳体70的顶部，其自由端上有夹紧面56。整个夹紧啮合体51从上到下斜向伸向运动传导件16。通过一可挠曲软连接部86和一连接片88，夹紧件48固定连接到夹紧件驱动器44的左端。夹紧件驱动器44抵靠在一旋入在右端支撑壁78的螺纹部中的调节螺丝80上。中间片90保持夹紧件驱动器44不被调节螺丝80顶坏。
当夹紧件驱动器44通电时，其左端通过可挠曲软连接部86使夹紧啮合体51的夹紧面56压靠运动传导件16，而鼻部84顶住在顶部上。壳体70的底板92供运动传导件16抵靠其上。
当传导夹紧件驱动器44的力的可挠曲软连接部86的位置比图7所示高时，若夹紧件驱动器44的行程保持不变，夹紧面56移向运动传导件16的压紧距离就增大，同时所传导的压紧力就减小。与结合图5和6所述相似，压紧力和压紧距离之间存在一定关系亦可按需选择，在此例中可适当选择斜度和杠杆条件。
与图2相同，夹紧装置38和40取同一方向。第二夹紧装置40中的调节螺丝80与夹紧件48配合，在支撑壁72部位，驱动件72纵向剖面图表示，因此可看到供运动传导件16穿过的开口92。
在图9的横截面图中，夹紧件驱动器44横跨壳体70的整个宽度，从而驱动件22受壳体72的限止，向下受底板92限制，向上受盖板94限制。横截面呈长方形的扁带形运动传导件16位于底板92与夹紧件驱动器44之间。该扁带的宽度可任选。在极端情况下，只有运动传导件16的一边缘部与驱动件22配合。从而驱动件22在一边上连续开有槽口。
图8为驱动件22在直线压电驱动器36部位的横截面图。在此部位，四角处的杆100、102、104和106构成两夹紧装置38、40之间的可伸长、弹性连接部。上部开口98和下部开口96在图7中用虚线表示。
该驱动件22的作用与结合图2到图6所述驱动件22相似。
图10所示实施例主要用来说明一优选位置确定装置。作用与上述实施例的诸部件相同的部件用相同标号表示。
与上述实施例相同，所简示的驱动件22包括第一夹紧装置38，第二夹紧装置40和其间的直线压电驱动器36。但是，用箭头110表示的两夹紧件在这里指向相反，它们都布置在直线驱动器36的近旁。
该实施例中的运动传导件16在其长度方向上包括直接与驱动件22配合的扁带16a(如图7到图9所示实施例所解释的)以及在112处焊接到扁带16a上且伸展到内窥镜管2的可动件4的前端8的钢索16b。扁带16a的两端焊接有引导线114。图10示出扁带16a处于可由驱动件22向左、右移动一距离116的中部位置。
驱动件22的右端或前端和左端或后端各装有一线圈118。工作时，两线圈118中通以交流电，其交流电阻用一计算电路确定，所测得的电阻决定于扁带16a沿轴向插入线圈118中的深度。扁带16a在图示中间位置时，其两端只稍稍插入两线圈118中。但当扁带16a比方说向右移动时，右边线圈118的电感就改变。通过对右边线圈118的上述电阻测定，即可极精确地确定扁带16a从中间位置的移动距离。同样，驱动器22可使扁带16a从中间位置向左移动，从而扁带16a越来越插入左边线圈118中，从而测定左边线圈118的电阻即可确定扁带16a的位置。
两线圈118的远离驱动件22的一端都有一端壁120，其上有一中心小圆孔122。钢索16b和引导线114可透过该孔122，但扁带16a无法穿过，从而防止扁带16a并因而整个运动传导件16穿出。线圈118面向驱动件22的一端也有一端壁124，其中心部位有一穿孔126。但穿孔126的大小可供扁带16a穿过。而在孔122和/或孔126中受引导的引导线114的作用在于，当扁带16a向左移动时，引导扁带16a的左端正确返回左边线圈118中。
若测得的两线圈118的电感或电阻相同，则有一检测信号表明运动传导件处于其中间位置。当所有三个三驱动件22、24、26都有该信号时(图1)，则可动件4处于其笔直位置。线圈118的计算电路可接有行程限制电路，它在扁带16a一旦到达左边或右边终端位置时，中止对驱动件22供电，从而扁带16a无法移出夹紧装置38和40的夹紧部。
线圈118的计算电路还可接有一运动检查电路。当电驱动件22供电而扁带16a的移动距离不足时，则表明运动传导件16的移动受阻。继续开动驱动件22会在扁带16a上与夹紧装置38和40啮合的部位形成制动记号。此时，运动检查电路可中止向驱动件22供电。然后以相反方向稍稍移动扁带16a；然后，可重新开始向原先方向移动。
在非夹紧状态下用来调节夹紧装置38和40的静止位置从而夹紧面56与运动传导件16之间的间隙以及在夹紧状态下调节夹紧面56与运动传导件16之间的压紧力的装置是本发明驱动件22的一个优选特征，其例子为图7所示的调节螺丝80。
权利要求
1.一种内窥镜，包括一内窥镜管(2)，其前端部有一可动件(4)，其特征在于，该内窥镜管(2)中设有用来移动该可动件(4)的至少一个微型电驱动件(22)。
2.按权利要求1所述的内窥镜，其特征在于，该驱动件(22)为一压电驱动件。
3.按权利要求2所述的内窥镜，其特征在于，该驱动件(22)为一以直线驱动步骤序列工作的压电驱动件。
4.按权利要求1到3中至少一个权利要求所述的内窥镜，其特征在于，在内窥镜管(2)的驱动件(22)与可动件(4)之间设有运动传导件(16)。
5.按权利要求4所述的内窥镜，其特征在于，该运动传导件(16)为一细长条。
6.按权利要求5所述的内窥镜，其特征在于，运动传导件(16)为一扁平带。
7.按权利要求4到6中任一权利要求所述的内窥镜，其特征在于，具有一可用来检测运动传导件(16)相对驱动件(22)的纵向移动位置的位置确定装置(118)。
8.按权利要求7所述的内窥镜，其特征在于，该位置确定装置(118)以电感为工作原理。
9.按权利要求8所述的内窥镜，其特征在于，该位置确定装置包括两个设置在驱动件(22)两边的线圈(118)。
10.按上述任一权利要求所述的内窥镜，其特征在于，设有一用于至少一个驱动件(22)的冷却装置。
11.按权利要求10所述的内窥镜，其特征在于，该冷却装置为一蒸发室冷却装置。
12.按权利要求4到11中任一权利要求所述的内窥镜，其特征在于，该驱动件(22)包括两个可压电操作的夹紧件(48)，它们交替与该运动传导件(16)夹紧啮合。
13.按权利要求12所述的内窥镜，其特征在于，各夹紧件(48)包括至少一个夹紧啮合体(51)；压电驱动的运动通过一斜面(54)转变成夹紧啮合体(51)的夹紧运动。
14.按权利要求12所述的内窥镜，其特征在于，各夹紧件(48)包括至少一个相对运动传导件(16)倾斜的夹紧啮合体(51)，该夹紧啮合体(51)可在电压驱动的运动的作用下围绕枢轴转动从而与该运动传导件(16)发生夹紧啮合。
15.按权利要求12、13或14所述的内窥镜，其特征在于，各夹紧件(48)包括至少一个夹紧啮合体(51)，该夹紧啮合体(51)相对运动传导件(16)有一斜度(角62)，从而在夹紧件(48)与运动传导件(16)之间传导力时造成夹紧啮合的自动放大。
16.按权利要求12到15中任一权利要求所述的内窥镜，其特征在于，压电驱动件(22)的各压电元件(44；36)都位于运动传导件(16)的一边上。
17.按权利要求13到16中任一权利要求所述的内窥镜，其特征在于，该夹紧件(48)包括若干沿圆周分布的夹紧啮合体(51)。
18.按权利要求17所述的内窥镜，其特征在于，该夹紧件(48)为一开有槽口的环状件。
19.按权利要求1到18中至少一个权利要求所述的内窥镜，其特征在于，该内窥镜管(2)中装有三个沿圆周相间距的驱动件(22，24，26)。
20.按权利要求中至少一个权利要求所述的内窥镜，其特征在于，多个驱动件(22，24，26)依次排列在内窥镜管(2)的轴向上大致同一位置处。
21.按上述权利要求中至少一个权利要求所述的内窥镜，其特征在于，多个驱动件(22，24，26)在内窥镜管(2)的轴向上交错排列。
22.按上述权利要求中至少一个权利要求所述的内窥镜，其特征在于，至少一个驱动件(22)与可动件(4)连接，从而可动件(4)可弯曲。
23.按上述权利要求中至少一个权利要求所述的内窥镜，其特征在于，至少一个驱动件(22)与可动件(4)连接，从而可动件(4)的长度可变。
24.一种用于其内窥镜管(2)的前端部有一可动件(4)的内窥镜的微型直线电驱动件(22)，其特征在于，它为一驱动件(22)，包括一直线压电驱动器(36)和两个压电操作的夹紧装置(38，40)，这两个夹紧装置可被交替驱动而与一可由该直线驱动件(22)移动的物体发生夹紧啮合。
全文摘要
一种内窥镜，包括一其前端部有一可动件(4)的内窥镜管(2)，该内窥镜管(2)中有至少一个用来移动该可动件(4)的微型电驱动件(22)。
文档编号H01L41/09GK1132469SQ94193611
公开日1996年10月2日 申请日期1994年8月29日 优先权日1993年8月30日
发明者安德烈亚斯·格林德尔, 康施坦丁·鲍博, 亚历山大·鲍博 申请人:Stm医疗技术施塔恩贝格有限公司