[发明专利]用于肠道微型机器人的扩张机构

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种内窥镜领域的技术，具体是一种用于肠道微型机器人的扩张机构。

背景技术

肠道微型机器人可替代传统内窥镜对肠道疾病进行诊查，而扩张机构是肠道微型机器人的必备机构，具备三种功能：首先，与机器人内部的其它机构配合，使机器人与肠道产生相对位移，实现主动运动；其次，使机器人在肠道指定位置停留以完成诊疗任务；再次，对褶皱肠道的扩张避免漏检，提高诊查质量。这三种功能的实现以及肠道环境的特殊性对扩张机构的设计提出了几点要求：首先，肠组织柔软而易受损伤，扩张机构扩张时应确保肠道安全；其次，机器人在指定位置停留而执行诊疗任务时，扩张机构应确保其姿态稳定；最后，不同肠段内腔直径差异较大，扩张机构应具备大的开闭直径比，以确保在肠径较小处的通过性和在肠径较大处的扩张有效性。

经过对文献的检索发现，Chen W等人在Int J Med Robot第10卷2期上发表的论文“A wireless capsule robot with spiral legs for human intestine”，记载了一种螺线腿式肠道扩张机构，该机构包含四条螺线腿和一个中心齿轮；螺线腿根部加工为不完整齿轮，且与中心齿轮啮合；中心齿轮转动驱动螺线腿扩张或缩回。该扩张机构具备轴向厚度小、实现简单、接触安全、开闭直径比大的优势。然而，该扩张机构的螺线腿是摆动展开的，会扭转肠道，同时还存在划伤肠道的危险。

发明内容

本发明针对现有技术中机构设计不合理导致容易损伤内脏，以及扩张程度无法达到需要等缺陷，提出了一种用于肠道微型机器人的扩张机构，具有轴向厚度小、径向扩张、接触安全、开闭直径比大的特点。

本发明是通过以下技术方案实现的，

本发明包括：相对设置且相互间等速反向旋转的第一内齿圈和第二内齿圈，其中：第一内齿圈和第二内齿圈结构相同、外圆周各设有环向均布的三条C形腿，第一内齿圈和第二内齿圈上的C形腿一一对应设置形成三对C形腿的铰链；

所述的C形腿包括环状根部段和牙形端部段，其中：环状根部段和牙形端部段间设有过渡段，牙形端部段靠近过渡段设有中部铰接点，第一内齿圈和第二内齿圈上C形腿的中部铰接点两两相互铰接。

所述的第一内齿圈和第二内齿圈外圆周环向分别均布有三个凸出耳，凸出耳与设置于C形腿环状根部段的根部铰接点铰接。

所述的环状根部段内径与第一内齿圈/第二内齿圈的外径相同。

所述的过渡段通过连续倒圆角使环状根部段与牙形端部段平滑过渡。

所述的牙形端部段在尖端倒圆角。

技术效果

与现有技术相比，本发明与肠道为线接触形式，确保了接触安全性，同时有利于肠道微型机器人的姿态稳定；对肠道采用径向扩张方式，肠道被扩张后的轮廓呈类六边形，开闭直径比可达2.67。

附图说明

图1为本发明中C形腿和第一内齿圈的结构示意图；

图中：(a)为C形腿结构图，(b)为第一内齿圈结构图；

图2为本发明中C形腿在第一内齿圈外圆周的排布结构示意图；

图3为本发明结构示意图；

图4为本发明扩张肠道的原理图；

图中：(a)为扩张机构闭合状态示意图，(b)为扩张机构不完全张开状态示意图，(c)扩张机构完全张开状态示意图，实线为点接触式扩张机构扩张过程中的肠道轮廓；虚线为本发明扩张过程中的肠道轮廓；第一内齿圈1、第二内齿圈2、C形腿3、凸出耳4、环状根部段31、牙形端部段32、过渡段33、根部铰接点34、中部铰接点35、尖端36。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1

如图2和图3所示，本实施例包括相对设置且相互间等速反向旋转的第一内齿圈1和第二内齿圈2，其中：第一内齿圈1和第二内齿圈2结构相同、外圆周各设有环向均布的三条C形腿3，第一内齿圈1和第二内齿圈2上的C形腿3一一对应设置形成三对C形腿的铰链；

如图1所示，所述的C形腿3包括环状根部段31和牙形端部段32，其中：环状根部段31和牙形端部段32间设有过渡段33，牙形端部段32靠近过渡段33设有中部铰接点35，第一内齿圈1和第二内齿圈2上C形腿3的中部铰接点35两两相互铰接。