CN219207059U - 一种基于磁流变液的花生型活组织采样胶囊机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及医疗器械技术领域，尤其涉及一种基于磁流变液的花生型活组织采样胶囊机器人，包括软体胶囊外壳、摄像模块、无线发射模块、电池、永磁环、铁磁流体、活组织采样模块，永磁环和铁磁流体设置在软体胶囊外壳内壁上，活组织采样模块包括支撑件、连接板、可伸缩采样针头、固定板，所述支撑件、固定板分别固定在软体胶囊外壳内，连接板与支撑件铰接，可伸缩采样针头固接在连接板上，软体胶囊外壳、固定板上设置有供可伸缩采样针头穿插的采样孔，本实用新型利用对铁磁流体和永磁环，提高了胶囊机器人水平运动及翻转运动的准确性，同时，在外部磁控***的辅助下，利用可伸缩采样针头的伸缩运动，实现对胃肠道组织表面的采样工作。

Description

一种基于磁流变液的花生型活组织采样胶囊机器人

技术领域

本实用新型涉及医疗器械技术领域，尤其涉及一种基于磁流变液的花生型活组织采样胶囊机器人。

背景技术

近些年来，胶囊机器人作为胃肠道检查的新兴手段，结合近年来迅速发展的微型机电***、传感测试技术以及图像处理技术，提高诊疗精度、降低手术风险，对现代医疗领域发展具有重大意义。

但是，现有的医疗胶囊机器人大多采用被动控制，仅依靠胃肠道表面的蠕动来被动驱动胶囊机器人运动，运动效率低，且大部分胶囊机器人仅包含运动和摄像拍照的单一功能，无法完成活组织采样工作。

发明内容

为了克服上述背景技术中存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种基于磁流变液的花生型活组织采样胶囊机器人，本实用新型利用对铁磁流体和永磁环，提高了胶囊机器人水平运动及翻转运动的准确性，同时，在外部磁控***的辅助下，利用可伸缩采样针头的伸缩运动，实现对胃肠道组织表面的采样工作。

有效解决了上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型技术解决方案如下：

一种基于磁流变液的花生型活组织采样胶囊机器人，包括软体胶囊外壳以及设置在软体胶囊外壳内的摄像模块、无线发射模块、电池，所述电池电性连接摄像模块和无线发射模块，其特征在于：还包括永磁环、铁磁流体、活组织采样模块，所述永磁环和铁磁流体设置在软体胶囊外壳内壁上，所述活组织采样模块设置在软体胶囊外壳内部，所述活组织采样模块包括支撑件、连接板、可伸缩采样针头、固定板，所述支撑件、固定板分别固定在软体胶囊外壳内，所述连接板与支撑件铰接，所述可伸缩采样针头固接在连接板上，所述软体胶囊外壳、固定板上设置有供可伸缩采样针头穿插的采样孔。

优选地，所述固定板的一侧设置有缓冲垫，缓冲垫的一侧设置有震荡板。

优选地，所述软体胶囊外壳的一侧端部设置有透明外壳，所述摄像模块安装在软体胶囊外壳的内部靠近透明外壳的一侧。

优选地，所述电池设置在软体胶囊外壳的中部，所述摄像模块和无线发射模块分别位于电池的两侧，摄像模块用于在胶囊机器人工作期间对胃肠道内部的实时情况进行拍摄，无线发射模块用于接收外部的射频信号，同时将胶囊机器人拍摄的图像、视频实时传输到控制平台，电池主要用于在胶囊机器人工作期间对摄像模块和无线发射模块的工作提供相应的电能。

优选地，所述软体胶囊外壳为花生形，该形状设计在节约材料的同时，较好地降低尾部阻力，提高胶囊机器人在尾部运动的流畅性。

优选地，所述永磁环包括第一永磁环、第二永磁环，所述磁流体包括第一铁磁流体、第二铁磁流体，所述第一永磁环、第二永磁环对称分布在软体胶囊外壳内部的两端的半径最大处，所述第一铁磁流体、第二铁磁流体对称分布于软体胶囊外壳的两端，并且呈三分之二形式包裹在软体胶囊外壳两端的头部。

优选地，所述软体胶囊外壳的表面由磁流变液和水凝胶薄膜包裹。

本实用新型有益效果如下：

本实用新型利用对铁磁流体和永磁环，提高了胶囊机器人水平运动及翻转运动的准确性及相应快速性。同时，在外部磁控***的辅助下，利用可伸缩采样针头的伸缩运动，实现对胃肠道组织表面的采样工作，降低了病人的疼痛感，并节约了人力及物力成本。

本实用新型操作简单，功能实用，十分值得推广。

附图说明

图1为本实用新型剖面机构示意图。

图2为本实用新型的活组织采样模块的采样机理结构示意图。

1、软体胶囊外壳，2、第一永磁环，3、第一铁磁流体，4、第二永磁环，5、第二铁磁流体，6、摄像模块，7、电池，8、无线发射模块，9、支撑件，10、连接板，11、可伸缩采样针头，12、震荡板，13、缓冲垫，14、固定板。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接；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，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

本实用新型使用原理和过程如下：

一种基于磁流变液的花生型活组织采样胶囊机器人，包括软体胶囊外壳1以及设置在软体胶囊外壳1内的摄像模块6、无线发射模块8、电池7，所述电池7电性连接摄像模块6和无线发射模块8，其特征在于：还包括永磁环、铁磁流体、活组织采样模块，所述永磁环和铁磁流体设置在软体胶囊外壳1内壁上，所述活组织采用模块设置在软体胶囊外壳1内部，所述活组织采样模块包括支撑件9、连接板10、可伸缩采样针头11、固定板14，所述支撑件9、固定板14分别固定在软体胶囊外壳1内，所述连接板10与支撑件9铰接，所述可伸缩采样针头11固接在连接板10上，所述软体胶囊外壳1、固定板14上设置有供可伸缩采样针头11穿插的采样孔。

所述支撑件9主要起到固定作用，支撑件9形状与连接板10形状相匹配，在连接板10未带动可伸缩采样针头11移动时，连接板10的后端被固定和限制在支撑件9内，连接板10移动时，与支撑件9分离。

在本实施例中，所述固定板14的一侧设置有缓冲垫13，缓冲垫的一侧设置有震荡板12。所述缓冲垫13为弹性材料。当连接板10和可伸缩采样针头11向外移动时，连接板10会碰撞到震荡板12，震荡板12被碰撞时，缓冲垫13受力先压缩后反弹，对连接板10和震荡板12到缓冲作用，防止撞坏。固定板14、缓冲垫13、震荡板上12设置有相同的采样孔，可伸缩采样针头外移时依次穿过震荡板、缓冲垫、固定板。

本实用新型通过改变外部磁场的磁极位置以及磁极与胶囊机器人之间的距离来调节采样模块可伸缩采样针头11的运动，来完成对胃肠道表面组织的采样工作。具体原理如下：当外部磁极N级靠近采样模块时，在外部磁场作用下，可伸缩采样针头11与外部磁极之间产生轴向排斥力，可伸缩采样针头11向内伸缩和移动，并带动连接板10插进支撑件9内，连接板10对可伸缩采样针头11进行固定，活组织采样模块停止工作。当外部磁极S级靠近采样模块时，在外部磁场作用下，可伸缩采样针头11与外部磁极产生轴向吸引力，可伸缩采样针头11向外部移动并拉伸，并带动连接板10与支撑件9分离，在吸引力的作用下，可伸缩采样针头11依次穿过震荡板12、软体胶囊外壳1，将可伸缩采样针头11插进胃肠道组织表面，汲取表面组织后，磁极继续调转方向，可伸缩采样针头11逐渐收回采样模块内部，完成采样工作。

在本实施例中，所述永磁环包括第一永磁环2、第二永磁环4，所述磁流体包括第一体磁流体3、第二铁磁流体5，所述第一永磁环2、第二永磁环4对称分布在软体胶囊外壳1内部的两端的半径最大处，所述第一体磁流体3、第二铁磁流体5对称分布于软体胶囊外壳1的两端，并且呈三分之二形式包裹在软体胶囊外壳1两端的头部。具体原理：通过外部磁控***来控制和改变胶囊机器人内部的磁场，胶囊机器人内部的铁磁流体受到沿磁场方向的电磁力，在电磁力的作用下，软体胶囊外壳1内的铁磁流体发生重心位置的变化，同时，胶囊机器人受到软体胶囊外壳1表面与环境表面接触时沿磁场相反方向的摩擦力，在电磁力、铁磁流体的重力、摩擦力的共同作用下可产生转矩，进而使胶囊机器人沿磁场方向进行滚动运动。

同时，外部永磁体和肠胃内胶囊机器人之间存在磁场耦合关系，在外部磁控***作用于软体医疗胶囊机器人时，外部的永磁体旋转一周，肠胃内的胶囊机器人也将旋转一周，外部永磁体和胶囊机器人保持着同步运动的状态，故可以通过控制外界磁场来对胶囊机器人进行方位控制，进而控制胶囊机器人在肠胃内的运动。

所述软体医疗胶囊机器人采用铁磁流体与永磁环的组合磁控***进行驱动，便于提高胶囊机器人驱动能力，提高胶囊机器人运动的准确性。

在本实施例中，所述软体胶囊外壳1的一侧端部设置有透明外壳，所述摄像模块6安装在软体胶囊外壳1的内部靠近透明外壳的一侧。摄像模块6透过透明外壳拍摄人体肠胃图片和视频，并通过无线发射模块8将图片和视频上传。

在本实施例中，所述电池7设置在软体胶囊外壳1的中部，所述摄像模块6和无线发射模块8分别位于电池7的两侧；摄像模块6用于在胶囊机器人工作期间对胃肠道内部的实时情况进行拍摄；无线发射模块8用于接收外部的射频信号，同时将胶囊机器人拍摄的图像、视频实时传输到控制平台；电池7主要用于在胶囊机器人工作期间为机器人运动、摄像模块6和无线发射模块8的工作提供相应的电能。

在本实施例中，所述软体胶囊外壳1为花生形，该形状设计在节约材料的同时，较好地降低尾部阻力，提高胶囊机器人在尾部运动的流畅性。

在本实施例中，所述软体胶囊外壳1的表面由磁流变液和水凝胶薄膜包裹，在保证胶囊机器人此行的同时，又满足了软体表面结构，降低了对器官表面的组织侵害，降低了对肠道的伤害。

工作原理及有益效果：

1、该发明在外部磁控***的辅助下，利用活组织采样模块采样针头的伸缩运动，还可对胃肠道组织表面进行多次、高效的采样工作，区别于常规的医疗手段，极大地降低了病人的疼痛感，并节约了人力及物力成本。

2、本实用新型采用花生形设计，该形状设计在节约材料同时，较好地降低尾部阻力，提高胶囊机器人在胃部运动的流畅性。

3、表面采用柔性透明软体外壳，该材料采用磁流变液与水凝胶薄膜组合设计，在保证胶囊机器人磁性的同时，又满足了软体结构表面，对人体的不适感和器官的组织伤害性较低。

4、本胶囊机器人采用磁流变液与永磁环双磁驱动结构，利用对磁流变液包裹位置及永磁环所处位置的合理设计，提高了胶囊机器人水平运动及翻转运动的准确性及相应快速性。

5、在无线发射模块8的辅助下，胶囊机器人在工作工程中可对胃肠道内部情况进行照片、视频形式的实时传输。

综上所述，本实用新型达到了预期效果。

Claims (7)

1.一种基于磁流变液的花生型活组织采样胶囊机器人，包括软体胶囊外壳以及设置在软体胶囊外壳内的摄像模块、无线发射模块、电池，所述电池电性连接摄像模块和无线发射模块，其特征在于：还包括永磁环、铁磁流体、活组织采样模块，所述永磁环和铁磁流体设置在软体胶囊外壳内壁上，所述活组织采样模块设置在软体胶囊外壳内部，所述活组织采样模块包括支撑件、连接板、可伸缩采样针头、固定板，所述支撑件、固定板分别固定在软体胶囊外壳内，所述连接板与支撑件铰接，所述可伸缩采样针头固接在连接板上，所述软体胶囊外壳、固定板上设置有供可伸缩采样针头穿插的采样孔。

2.如权利要求1所述的一种基于磁流变液的花生型活组织采样胶囊机器人，其特征在于：所述固定板的一侧设置有缓冲垫，缓冲垫的一侧设置有震荡板。

3.如权利要求1所述的一种基于磁流变液的花生型活组织采样胶囊机器人，其特征在于：所述软体胶囊外壳的一侧端部设置有透明外壳，所述摄像模块安装在软体胶囊外壳的内部靠近透明外壳的一侧。

4.如权利要求3所述的一种基于磁流变液的花生型活组织采样胶囊机器人，其特征在于：所述电池设置在软体胶囊外壳的中部，所述摄像模块和无线发射模块分别位于电池的两侧。

5.如权利要求1所述的一种基于磁流变液的花生型活组织采样胶囊机器人，其特征在于：所述软体胶囊外壳为花生形。

6.如权利要求1所述的一种基于磁流变液的花生型活组织采样胶囊机器人，其特征在于：所述永磁环包括第一永磁环、第二永磁环，所述磁流体包括第一铁磁流体、第二铁磁流体，所述第一永磁环、第二永磁环对称分布在软体胶囊外壳内部的两端的半径最大处，所述第一铁磁流体、第二铁磁流体对称分布于软体胶囊外壳的两端，并且呈三分之二形式包裹在软体胶囊外壳两端的头部。

7.如权利要求1所述的一种基于磁流变液的花生型活组织采样胶囊机器人，其特征在于：所述软体胶囊外壳的表面由磁流变液和水凝胶薄膜包裹。

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