一种诊断-治疗一体化软体肠胃镜医疗机器人制造技术

本发明专利技术提供了一种诊断

【技术实现步骤摘要】
一种诊断
‑
治疗一体化软体肠胃镜医疗机器人


[0001]本专利技术属于医疗诊断与治疗
，尤其是涉及一种诊断
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治疗一体化软体肠胃镜医疗机器人。

技术介绍

[0002]肠胃结石是常见的消化系统疾病，多由于摄入某些植物成分或吞入毛发或某些矿物质如碳酸钙、钡剂、铋剂等在肠胃内凝结而成。肠胃结石多不易排出，常导致上腹不适、食欲不振或不同程度的腹痛腹胀等症状，长期刺激肠胃部可发生溃疡或穿孔等疾病，对患者健康状况及生活质量造成极大影响。
[0003]现有的肠胃结石治疗方式包括内服药物溶解、体外冲击波破碎、X射线下网套碎石法、镜下活检钳咬割、外科手术等。其中，内服药物溶解法治疗周期长，对肠胃内壁损伤较大；体外冲击波破碎法对毛发结石、虫胶石等类型结石不适用；X射线下网套碎石法需反复切割结石并借助药物排除，操作精度较低，操作过程中易损伤消化道内壁；镜下活检钳咬割法易刺激、损伤消化道内壁；外科手术对组织、器官损伤大，恢复周期长。目前，肠胃结石的诊疗过程多以诊断、治疗相分离，存在治疗周期长、对患者消化道损害较大、治疗效果不明晰等问题，且常带来一些副作用，诸如恶心、呕吐、呼吸抑制、心率下降等。可实时采集消化道图像、带有前端执行器、诊断
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治疗一体化且生物相容性好的软体医疗机器人鲜有报道。
[0004]综上所述，亟需一种可实时采集图像、带有前端执行器、诊断
‑
治疗一体化的软体医疗机器人，来解决上述问题。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术旨在提出一种诊断
‑
治疗一体化软体肠胃镜医疗机器人，实现对消化道特别是病灶处进行实时图像采集，并能一体化快速完成诊断、治疗的过程，该机器人可用于肠胃结石、肠胃息肉等疾病的诊断与治疗，减小对消化道的损伤，缩短治疗周期。
[0006]为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：
[0007]一种诊断
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治疗一体化软体肠胃镜医疗机器人，包括机器人主体、摄像头、照明装置、柔性介电弹性体驱动器、气缸、直线电机、控制器和外置软管；所述的机器人主体为多通道软管，包括中心通道和周向通道，所述的中心通道用于容纳导线及信号线路，周向通道包括至少三个微流体通道，每个微流体通道的前端均为封闭端，后端均为开口端，每个微流体通道的开口端与一气缸的流道端口连通；
[0008]所述的摄像头置于机器人主体的中心通道的前端，在摄像头周围分布多个照明装置；
[0009]所述的柔性介电弹性体驱动器置于机器人主体的前端并与机器人主体前端固连；所述的气缸、直线电机和控制器均置于机器人主体的后端，每个微流体通道对应设置一个气缸，每个气缸对应一个直线电机，微流体通道与对应的气缸之间通过外置软管相连接，气缸的活塞杆与相应直线电机的轴通过联轴器连接，摄像头的导线及信号线路与柔性介电弹
性体驱动器的导线及信号线路均与控制器相连接；直线电机通过驱动相应的气缸的活塞杆从而控制对应的微流体通道内流体压力，使机器人主体在流体驱动下转向，摄像头进行实时图像采集，控制器控制柔性介电弹性体驱动器对目标的捕获。
[0010]进一步的，所述机器人主体包括三个微流体通道，且三个微流体通道周向均匀布置，每个微流体通道的前段部分内壁采用栅格结构，为机器人主体前端栅格微流道，微流体通道的其余部分内壁为光滑结构，为机器人主体光滑微流道。
[0011]进一步的，所述柔性介电弹性体驱动器包括柔性介电弹性体驱动器骨架和三个介电弹性体驱动单元，所述柔性介电弹性体驱动器骨架包括骨架主体和三个捕获臂，三个捕获臂均匀设置在骨架主体的四周，在每个捕获臂的内侧粘贴一个介电弹性体驱动单元，三个捕获臂折叠成聚拢状态，所述介电弹性体驱动单元包括从内到外依次设置的第一封装保护层、第一传感层、第二传感层、第二封装保护层、第一柔性电极层、介电弹性体层、第二柔性电极层和第三封装保护层，通过调节驱动电压，介电弹性体层面积扩张或收缩，柔性介电弹性体驱动器完成张开或闭合动作，以实现对目标的捕获。
[0012]进一步的，所述骨架主体为正三角形结构，在骨架主体的中心开设有允许摄像头通过与固定的中心通孔，所述捕获臂为六边形结构，在捕获臂的中部开设有六边形通孔。
[0013]进一步的，在所述机器人主体的外层内嵌一层纤维编织网。
[0014]进一步的，在所述捕获臂的前端设有刺毛状锁紧结构。
[0015]进一步的，第一传感层、第二传感层及第一封装保护层和第二封装保护层组合为柔性触觉传感器。
[0016]进一步的，传感层为碳纳米材料或金属纳米材料制造的具有表面微纳结构的薄膜。
[0017]进一步的，封装保护层的材质为聚二甲基硅氧烷薄膜。
[0018]进一步的，所述机器人主体的材料为硅橡胶，柔性介电弹性体驱动器骨架的材料为聚氯乙烯。
[0019]相对于现有技术，本专利技术所述的一种诊断
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治疗一体化软体肠胃镜医疗机器人具有以下优势：
[0020]1、机器人集成摄像头和柔性执行器的设计，可一体化完成诊断、治疗过程，缩短诊疗周期。
[0021]2、机器人主体及执行器均采用软材料制作，生物相容性好，可减小对消化系统特别是消化道内壁的损伤。
[0022]3、机器人主体内部通道嵌入摄像头及照明装置，可实时监测消化道内壁及前端执行器状态。
[0023]4、机器人主体为周向均布三个微流体通道，其前端为栅格结构，通过流体驱动使三个微流道间产生压力差，其前端可360
°
转向，可在复杂三维消化系统腔道中导向。
[0024]5、机器人主体外层内嵌有纤维编织网，可限制周向变形，防止损伤消化道内壁，并将流体驱动能量转移至弯曲变形。
[0025]6、机器人主体前端携带柔性介电弹性体执行器，控制精度高，响应速度快，可实现肠胃结石捕获、肠胃息肉切除等精确操作，驱动器前端刺毛状结构可防止捕获物体逃逸，并为摄像头提供保护作用。
[0026]7、机器人前端柔性执行器采用柔性高分子聚合物聚氯乙烯、介电弹性体等材料制造，变形能力较强，对捕获物外形具有较强的自适应能力；
[0027]8、机器人前端柔性执行器内表面集成有柔性触觉传感器，可检测与被包络物的接触压力，与摄像头视觉信息的融合可为机器人精确操作提供反馈。
[0028]9、机器人主体采用注塑工艺制得，前端执行器通过切割折叠制得，制造工艺简单，原材料成本低。
[0029]10、机器人通过主体中间通道内导线、信号线引出信号，可遥控或远程操控，控制方法简单可靠。
附图说明
[0030]构成本专利技术的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：
[0031]图1为本专利技术实施例所述的一种诊断
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治疗一体化软体肠胃镜医疗机器人的整体结构示意图；
[0032]图2为本专利技术实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种诊断
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治疗一体化软体肠胃镜医疗机器人，其特征在于：包括机器人主体(1)、摄像头(3)、照明装置、柔性介电弹性体驱动器(2)、气缸(5)、直线电机(6)、控制器(7)和外置软管(8)；所述的机器人主体(1)为多通道软管，包括中心通道(12)和周向通道，所述的中心通道(12)用于容纳导线及信号线路(4)，周向通道包括至少三个微流体通道，每个微流体通道的前端均为封闭端，后端均为开口端，每个微流体通道的开口端与一气缸(5)的流道端口连通；所述的摄像头(3)置于机器人主体的中心通道(12)的前端，在摄像头(3)周围分布多个照明装置；所述的柔性介电弹性体驱动器(2)置于机器人主体(1)的前端并与机器人主体(1)前端固连；所述的气缸(5)、直线电机(6)和控制器(7)均置于机器人主体(1)的后端，每个微流体通道对应设置一个气缸，每个气缸对应一个直线电机，微流体通道与对应的气缸之间通过外置软管(8)相连接，气缸(5)的活塞杆与相应的直线电机的轴通过联轴器连接，摄像头(3)的导线及信号线路(4)与柔性介电弹性体驱动器(2)的导线及信号线路(4)均与控制器(7)相连接；直线电机(6)通过驱动相应的气缸(5)的活塞杆从而控制对应的微流体通道内流体压力，使机器人主体(1)在流体驱动下转向，摄像头(3)进行实时图像采集，控制器(7)控制柔性介电弹性体驱动器(2)对目标的捕获。2.根据权利要求1所述的一种诊断
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治疗一体化软体肠胃镜医疗机器人，其特征在于：所述机器人主体(1)包括三个微流体通道，且三个微流体通道周向均匀布置，每个微流体通道的前段部分内壁采用栅格结构，为机器人主体前端栅格微流道(13)，微流体通道的其余部分内壁为光滑结构，为机器人主体光滑微流道(14)。3.根据权利要求1所述的一种诊断
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治疗一体化软体肠胃镜医疗机器人，其特征在于：所述柔性介电弹性体驱动器(2)包括柔性介电弹性体驱动器骨架(21)和三个介电弹性体驱动单元(22)，所述柔性介电弹性体驱动器骨架(21)包括骨架主体(211)和三个捕获臂(212)，三个捕获臂(212)均匀设置在骨架主体(...

【专利技术属性】
技术研发人员：李隆球，周德开，张永昌，李朋春，权家乐，常晓丛，邵广斌，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：