本发明专利技术公开了一种基于磁扭簧的双稳态胃部锚定磁驱活检胶囊机器人，包括摄像模块、活检模块、磁扭簧模块和稳态切换模块。基于磁扭簧的双稳态结构。胶囊内两径向磁化磁铁靠近时，连杆收回，机器人外部呈胶囊状，通过驱动磁铁让胶囊滚动至目标位置的第一稳态；以及两径向磁化磁铁远离时，连杆伸展，机器人完成锚定，对病变组织进行活检的第二稳态，通过施加外部磁场在两稳态之间切换，即胶囊能够主动运动至病变组织，并能够完成多次锚定多次活检。并能够完成多次锚定多次活检。并能够完成多次锚定多次活检。
【技术实现步骤摘要】
一种基于磁扭簧的双稳态胃部锚定磁驱活检胶囊机器人
[0001]本专利技术属于内窥镜检测
，具体涉及一种基于磁扭簧的双稳态胃部锚定磁驱活检胶囊机器人。
技术介绍
[0002]针对胃部疾病，仅通过对病变组织图像进行分析无法准确判断出对应的症状，因此需要通过活检，即通过钳取、穿刺等手段取出病变组织，对样本进行病理学检查，最终才能得出临床诊断和治疗方案。传统内窥镜对病人胃部进行活检时，病人的不适感较强，且对医生的操作水平要求较高，如今，集合微型手术装置以进行活检的胶囊机器人受到许多研究人员的关注，相对于传统治疗方案，活检胶囊机器人体积小、易吞服，能够提高病人在接受胃部检查时的舒适度。
[0003]人体胃部生理环境十分复杂，依靠蠕动力运动的胶囊无法准确行至病灶位置，内部装有电机的胶囊虽能够到达指定目标，但这会降低胶囊的续航时间、增大胶囊的体积，并使得胶囊内部结构更为复杂；同时，在活检过程中，胶囊受外部扰动，无法始终保持固定，即缺乏锚定能力，整个活检过程稳定性较差，可能导致获取样本丢失或取得样本量过低；除此之外，部分胶囊仅能进行单次锚定单次活检，无法满足对多处病变组织取样的需求。
技术实现思路
[0004]本专利技术采用了基于磁扭簧的双稳态结构。胶囊内两径向磁化磁铁靠近时，连杆收回，机器人外部呈胶囊状，通过驱动磁铁让胶囊滚动至目标位置的第一稳态；以及两径向磁化磁铁远离时，连杆伸展，机器人完成锚定，对病变组织进行活检的第二稳态，通过施加外部磁场在两稳态之间切换，即胶囊能够主动运动至病变组织，并能够完成多次锚定多次活检，从而弥补了上述缺陷。
[0005]本专利技术提供了一种基于磁扭簧的双稳态胃部锚定磁驱活检胶囊机器人，包括位于所述双稳态胃部锚定磁驱活检胶囊机器人顶部的摄像模块、与摄像模块连接用于采集样本的活检模块、用于所述双稳态胃部锚定磁驱活检胶囊机器人锚定的磁扭簧模块、以及位于活检模块和磁扭簧模块之间能够进行模式切换的稳态切换模块；
[0006]所述摄像模块用于确认病变组织位置并将位置信息传递给体外接收端；所述稳态切换模块能够在用于所述胶囊机器人移动的第一稳态和用于所述胶囊机器人锚定的第二稳态之间切换；
[0007]所述磁扭簧模块包括磁扭簧外壳、与磁扭簧外壳同轴固连的导向管道、套设在导向管道上的第一圆环和第二圆环、套设在第一圆环和第二圆环之间的第二径向磁化磁铁、套设在导向管道上并与稳态切换模块固连的第一径向磁化磁铁、与第一圆环的连接脚同轴固连的内圆环；所述磁扭簧外壳包括一块圆形隔板，圆形隔板的圆周间隔设置有若干挡板和铰接孔，铰接孔上铰接有第二连杆，磁扭簧外壳；所述第二连杆靠近铰接孔的一端开设沟槽；所述沟槽铰接有第一连杆；所述第一连杆一端与第二连杆铰接，第一连杆的另一端与第
二圆环铰接；
[0008]所述活检模块包括活检外壳、外圆环、活动套设在活检外壳内部的轴向磁化磁铁、设置在轴向磁化磁铁一侧的活动圆盘、与活动圆盘同轴连接的活检针以及套设在活检针上并位于三孔隔板和活动圆盘之间的弹簧；活动圆盘具有圆柱脚，活动圆盘的圆柱脚穿过三孔隔板的穿孔与外圆环固连。
[0009]作为本专利技术的优选方案，所述摄像模块包括摄像外壳、连接板、照明阵列、供能电池、通信电路、摄像机；设置在连接板上的供能电池、通信电路、摄像机同轴固连，照明阵列环绕摄像机周围放置；供能电池为通信电路、照明阵列、摄像机供电；工作时照明阵列使得摄像机的视野更加清晰明亮，通信电路将摄像机获取的图像信息传输至体外接收端。
[0010]作为本专利技术的优选方案，所述稳态切换模块包括稳态切换外壳、压簧凸台、固定座、五孔隔板；所述五孔隔板为圆形板，五孔隔板圆心处开设有供活检针穿过的中孔，五孔隔板的中孔四周还开设有四个第二固定孔，所述第二固定孔中固定有固定杆；
[0011]所述固定台上开设有未完全贯通用于安装压簧凸台的盲孔，固定台左右两个侧面下部均设置有侧耳，侧耳上开设有第一固定孔；固定杆穿过固定座的第一固定孔和五孔隔板的第二固定孔，将固定座与五孔隔板固连；
[0012]圆柱凸台置于限位弹簧顶端并与限位弹簧同轴固连，压簧凸台安装于固定座的盲孔内，可沿盲孔轴线伸缩，固定杆穿过固定座的第一固定孔和五孔隔板的第二固定孔，将固定座与五孔隔板固连，稳态切换外壳与五孔隔板同轴固连；稳态切换外壳与五孔隔板同轴固连。
[0013]作为本专利技术的优选方案，所述第一连杆的两端均开设有第一杆孔，所述第二连杆的一端开设有沟槽，沟槽两侧的壁面对称开设有孔径与第一杆孔孔径相同的槽孔，第一连杆的一端通过中心杆铰接在沟槽内。所述磁扭簧外壳中心开设有供活检针穿过的针孔。所述第二圆环的周沿设置有用于与第一连杆铰接的环孔。
[0014]作为本专利技术的优选方案，所述第二径向磁化磁铁通过轴承套设在第一圆环和第二圆环之间。所述磁扭簧外壳的底部设置有绳孔，绳孔上系有用于收回所述胶囊机器人的细线。
[0015]作为本专利技术的优选方案，对轴向磁化磁铁施加梯度磁场时，轴向磁化磁铁推动活检针和活动圆盘移动并压缩弹簧，同时活动圆盘也会带动推动活检针进行穿刺取样；撤去梯度磁场，弹簧使得轴向磁化磁铁、活动圆盘以及活检针回归至初始位置。
[0016]作为本专利技术的优选方案，所述第二径向磁化磁铁套设在轴承上能够沿导向轨道轴向移动；当第二径向磁化磁铁远离第一径向磁化磁铁时，第一连杆和第二连杆展开从而使胶囊机器人完成锚定；当第二径向磁化磁铁靠近第一径向磁化磁铁时，第一连杆和第二连杆收缩从而使胶囊机器人完成解锚。
[0017]与现有技术相比，本专利技术具有的有益效果为：
[0018]1、本专利技术将两个径向磁化磁铁作为磁扭簧，通过两磁铁的排斥力展开连杆完成锚定，两磁铁的吸引力收回连杆解除锚定，最大化的利用了磁铁间的相互作用力并简化了胶囊的内部结构。
[0019]2、本专利技术的胶囊机器人处于第一稳态和第二稳态时无需外部磁场作用，仅在切换稳态、活检以及主动运动至目标病灶时需要施加磁场，降低了操作的复杂性，减少了控制所
需的能量损耗。
[0020]3、本专利技术的胶囊机器人定位病理组织位置后，依次进行锚定、活检、解锚，增强了捕获样本过程的稳定性，提高了活检的效率，可以很好的完成病理组织捕获的任务。
[0021]4、本专利技术胶囊在第一稳态下运动，第二稳态下活检，并可根据要求对多处病理组织进行取样，有助于提高胶囊的工作效率，拓展胶囊的应用场景范围。
[0022]5、本专利技术使用一对径向磁化磁铁作为磁扭簧，通过对磁扭簧施加外部磁场，利用两磁铁之间的排斥力将连杆展开，并在压簧凸台和内圆环的约束下胶囊处于锚定稳态，在完成活检后，轴向磁化磁铁带动外圆环解除压簧凸台对内圆环的约束，两径向磁化磁铁靠近收回连杆使胶囊解除锚定。通过在第一稳态和第二稳态之间切换，胶囊能够在胃中的多次完成病变组织定位、锚定、活检、解锚，取样过程稳定，活检效果良好，针对复杂生理环境拥有较强的适应能力。
附图说明
[0023]图1为胶囊机器人拆分结构图；
[0024]图2为胶本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于磁扭簧的双稳态胃部锚定磁驱活检胶囊机器人，其特征在于，包括位于所述双稳态胃部锚定磁驱活检胶囊机器人顶部的摄像模块、与摄像模块连接用于采集样本的活检模块、用于所述双稳态胃部锚定磁驱活检胶囊机器人锚定的磁扭簧模块、以及位于活检模块和磁扭簧模块之间能够进行模式切换的稳态切换模块；所述摄像模块用于确认病变组织位置并将位置信息传递给体外接收端；所述稳态切换模块能够在用于所述胶囊机器人移动的第一稳态和用于所述胶囊机器人锚定的第二稳态之间切换；所述磁扭簧模块包括磁扭簧外壳、与磁扭簧外壳同轴固连的导向管道、套设在导向管道上的第一圆环和第二圆环、套设在第一圆环和第二圆环之间的第二径向磁化磁铁、套设在导向管道上并与稳态切换模块固连的第一径向磁化磁铁、与第一圆环的连接脚同轴固连的内圆环；所述磁扭簧外壳包括一块圆形隔板，圆形隔板的圆周间隔设置有若干挡板和铰接孔，铰接孔上铰接有第二连杆，磁扭簧外壳；所述第二连杆靠近铰接孔的一端开设沟槽；所述沟槽铰接有第一连杆；所述第一连杆一端与第二连杆铰接，第一连杆的另一端与第二圆环铰接；所述活检模块包括活检外壳、外圆环、活动套设在活检外壳内部的轴向磁化磁铁、设置在轴向磁化磁铁一侧的活动圆盘、与活动圆盘同轴连接的活检针以及套设在活检针上并位于三孔隔板和活动圆盘之间的弹簧；活动圆盘具有圆柱脚，活动圆盘的圆柱脚穿过三孔隔板的穿孔与外圆环固连。2.根据权利要求1所述的基于磁扭簧的双稳态胃部锚定磁驱活检胶囊机器人，其特征在于，所述摄像模块包括摄像外壳、连接板、照明阵列、供能电池、通信电路、摄像机；设置在连接板上的供能电池、通信电路、摄像机同轴固连，照明阵列环绕摄像机周围放置；供能电池为通信电路、照明阵列、摄像机供电；工作时照明阵列使得摄像机的视野更加清晰明亮，通信电路将摄像机获取的图像信息传输至体外接收端。3.根据权利要求1所述的基于磁扭簧的双稳态胃部锚定磁驱活检胶囊机器人，其特征在于，所述稳态切换模块包括稳态切换外壳、压簧凸台、固定座、五孔隔板；所述五孔隔板为圆形板，五孔隔板圆心处开设有供活检针穿过的中孔，五孔隔板的中孔四周还开设有四个第二固定孔，所述第二固定孔中固定有固定杆；所述固...
【专利技术属性】
技术研发人员：韩冬，潘越，楼彬，刘睿杰，李胜，朱锦辉，何熊熊，龚国芳，杨华勇，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：
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