[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

说明书

本发明公开了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；采用了柔性铰链使胶囊拥有自锚定的功能，在胶囊内部安装径向磁化磁铁以带动胶囊滚动和释放铰链，同时安装轴向磁化磁铁控制活检针伸出取样。提高了病变组织的定位精确性和活检取样的稳定性；通过螺纹配合、齿轮配合将径向磁化磁铁的顺逆时针运动解耦，使其既可以带动胶囊滚动又可以控制释放铰链，提高了胶囊在复杂环境中的适应能力。

技术领域

本发明属于内窥镜检测技术领域，具体涉及一种基于柔性铰链的胃部自锚定活检磁控胶囊机器人。

背景技术

如今针对胃肠道疾病诊断的胶囊机器人发展迅速。传统方法采取人工内窥镜，即医生操作管道式内窥镜经消化道进入体内，这种方式需提前对患者进行麻醉，管式内窥镜在胃肠道停留的时间较短，且对医生的操作水平要求较高。相对于传统内窥镜，胶囊诊疗机器人体积小，续航时间长，患者只需喝水吞服即可开始检查，这样能够减少检查过程中的疼痛感。在一些特定医疗环境中，医生需要对胃肠道病变组织进行活检取样并带至体外，对样本进行化验后确定治疗方案，因而胶囊机器人不仅具有图像传输功能，还具有对目标病灶进行活检的功能。

现有的胶囊机器人大部分依靠胃肠道的蠕动在体内运动，这种被动驱动方式无法使胶囊主动接近病灶并停留实行进一步观察，同时，胶囊被动运动过程中存在无法观察到的视觉盲区，造成漏诊现象；此外，胶囊在对病变组织进行取样时，缺少锚定功能，受体内复杂环境的影响，自身稳定性较低，无法准确定位取样位置，在取样过程中也会因为扰动，使得活检的最终效果较差。

发明内容

本发明采用了柔性铰链使胶囊拥有自锚定的功能，在胶囊内部安装径向磁化磁铁以带动胶囊滚动和释放铰链，同时安装轴向磁化磁铁控制活检针伸出取样，从而解弥补了上述的缺陷。

本发明提供了一种基于柔性铰链的胃部自锚定活检磁控胶囊机器人，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。

作为本发明的优选方案，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。

作为本发明的优选方案，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。