[发明专利]一种基于柔性铰链的胃部自锚定活检磁控胶囊机器人

权利要求书

1.一种基于柔性铰链的胃部自锚定活检磁控胶囊机器人，其特征在于，包括位于所述胶囊机器人头部的图像模块、与图像模块同轴固连的活检模块、用于控制所述胶囊机器人移动的旋转解耦模块以及将所述胶囊机器人进行锚定的铰链控制模块；所述图像模块用于确定病灶位置并传递信息给外部接收端；所述活检模块用于捕获组织样本；

所述铰链控制模块包括用于提供锚定力矩的柔性铰链、用于固定柔性铰链的柔性圆环、移动圆环和五孔隔板；所述柔性铰链的一端通过铰接在旋转解耦模块上；所述柔性铰链的另一端侧面开设有卡槽；所述柔性圆环套设在卡槽上；所述移动圆环底部有若干个半球圆柱脚，半球圆柱脚穿过五环隔板与旋转解耦模块相接触，移动圆环四周嵌有若干个金属刀片；金属刀片能够划断柔性圆环从而释放柔性铰链；柔性铰链经外壳的条状槽伸出从而进行锚定；

所述旋转解耦模块位于所述胶囊机器人的尾部，包括旋转解耦外壳、与柔性铰链铰接并固定设置在旋转解耦外壳底部的底板、与底板同轴固连的移动装置、同轴设置在移动装置上方的固定内螺纹套、设置在固定内螺纹套上的径向磁化磁铁、与固定内螺纹套同轴的推动装置；所述旋转解耦外壳为圆柱体，旋转解耦外壳的圆柱侧面开设有用于放置柔性铰链的链槽；当径向磁化磁铁按逆时针方向旋转时，移动装置将带动整个胶囊进行滚动运动；当径向磁化磁铁顺时针旋转时，推动装置将推动移动圆环向上做直线运动，从而移动圆环上的金属刀片向上运动划断柔性圆环释放柔性铰链。

2.根据权利要求1所述的一种基于柔性铰链的胃部自锚定活检磁控胶囊机器人，其特征在于，所述活检模块包括外壳以及设置在外壳内的单孔隔板、活检针、轴向磁化磁铁和弹簧；所述活检针的尾端固定在轴向磁化磁铁上；所述弹簧套设在活检针上且弹簧一端连接在轴向磁化磁铁上，另一端连接在单孔隔板上。

3.根据权利要求2所述的一种基于柔性铰链的胃部自锚定活检磁控胶囊机器人，其特征在于，所述弹簧使用柔性材料经3D打印机加工制造，内有凹痕和穿孔，按照凹痕可折叠成纸弹簧；所述穿孔用于将弹簧套设在活检针上。

4.根据权利要求1所述的一种基于柔性铰链的胃部自锚定活检磁控胶囊机器人，其特征在于，所述图像模块包括透明外壳以及设置在透明外壳内的连接隔板、摄像机、无线传输电路和纽扣电池；传输电路、电池、摄像机依次堆叠并同轴设置在连接隔板上；所述纽扣电池为传输电路和摄像机供电；传输电路用于摄像机拍摄到的图像无线传输至外部接收端。

5.根据权利要求4所述的一种基于柔性铰链的胃部自锚定活检磁控胶囊机器人，其特征在于，所述摄像机包括镜头和镜头四周环绕对称安装的LED灯；所述LED灯用以照亮前方环境。

6.根据权利要求1所述的一种基于柔性铰链的胃部自锚定活检磁控胶囊机器人，其特征在于，所述铰链控制模块还包括探针保护通道，探针保护通道与活检模块的单孔隔板同轴固连，探针保护通道使得活检针在伸出和回收时不会受到水的干扰。

7.根据权利要求1所述的一种基于柔性铰链的胃部自锚定活检磁控胶囊机器人，其特征在于，所述旋转解耦外壳的底部设置有绳孔，细线穿过绳孔，当胶囊工作完毕后，通过细线将胶囊机器人回收。

8.根据权利要求1所述的一种基于柔性铰链的胃部自锚定活检磁控胶囊机器人，其特征在于，所述铰链使用柔性水溶性材料，所述柔性铰链的一端通过高分子粘接剂铰接在旋转解耦模块的底板上。

9.根据权利要求1所述的一种基于柔性铰链的胃部自锚定活检磁控胶囊机器人，其特征在于，所述移动装置包括边缘齿轮和双齿齿轮，所述双齿齿轮和底板上的边缘齿轮啮合，边缘齿轮与旋转解耦外壳同轴固连；所述推动装置包括移动外螺纹套、齿轮凸台、固定圆环和四齿齿轮；齿轮凸台和齿轮固定环套在固定内螺纹套外侧，固定圆环用于确定齿轮凸台的初始位置，齿轮凸台与铰链控制模块中移动圆环相接触；所述径向磁化磁铁一侧与双齿齿轮同轴固连，径向磁化磁铁另一侧与四齿齿轮及移动外螺纹套同轴固连；移动外螺纹套与固定螺纹套通过螺纹连接。

10.根据权利要求9所述的一种基于柔性铰链的胃部自锚定活检磁控胶囊机器人，其特征在于，当径向磁化磁铁按逆时针旋转时，径向磁化磁铁在固定内螺纹套的限位下进行旋转移动，径向磁化磁铁远离齿轮凸台，靠近边缘齿轮；径向磁化磁铁一侧固连的双齿齿轮和底板上的边缘齿轮啮合，从而带动整个胶囊机器人滚动；当径向磁化磁铁顺时针旋转时，径向磁化磁铁在固定内螺纹套的限位下进行反方向旋转运动，径向磁化磁铁远离边缘齿轮，靠近齿轮凸台，径向磁化磁铁另一侧固连的四齿齿轮与齿轮凸台上的齿轮啮合，带动齿轮凸台旋转，齿轮凸台与铰链控制模块中移动圆环的半球圆柱脚相配合，将旋转运动转换为直线运动，移动圆环及其刀片作直线运动，将固定铰链用的柔性圆环划断，释放铰链使胶囊完成锚定。