[發明專利]用于胃腸道機器人的偏心電磁驅動器

有效

• 申請號: 201310069807.6
• 申請日: 2013-03-05
• 公開（公告）號: CN103166394A
• 公開（公告）日: 2013-06-19
• 發明（設計）人: 顏國正;柯全;劉華;王志武;姜萍萍;賀術;吉星春
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: H02K16/02
• 分類號: H02K16/02;H02K41/06;A61B1/00
• 代理公司: 上海交達專利事務所 31201
• 代理人: 王毓理;王錫麟

技術領域

本發明涉及的是一種內窺鏡類儀器技術領域的裝置，具體是一種用于胃腸道機器人的偏心電磁驅動器。

背景技術

現代快速的生活節奏改變了傳統飲食結構，更加之環境污染、食品安全等一系列問題的出現，世界上胃腸道疾病的發病率正以每年2%的速度上升，而我國胃腸道疾病的發病率增速是世界水平的兩倍。胃腸道的腫瘤與癌癥是因消化道疾病死亡的主要原因，從臨床角度來看，腫瘤與癌癥在早期呈現出血與息肉征兆，其早期治愈率較高。因此，針對胃腸道進行早期腫瘤與癌癥篩查有重大意義。

現階段對消化道進行檢查的主要工具是內窺鏡。內窺鏡主要用于獲取消化道內壁圖像。但由于其結構限制，內窺鏡無法深入到小腸的某些部分，并且對可及部分存在一定的診斷盲區。雖然內窺鏡檢查方式直接，但病人在檢查時因生理反射有較大的不適感。臨床上雖然有借助麻醉的無痛內窺鏡檢查，但無法應用于對麻醉劑過敏的患者，且麻醉手段本身具有一定程度的危險性。同時，內窺鏡檢查也部分伴隨有并發癥出現。

膠囊內窺鏡是傳統內窺鏡的“替代方案”。膠囊內窺鏡作為一種可吞服被動式消化道診斷裝置，具有膠囊級的微小體積，并能夠無線傳輸體內消化道圖像，最后通過人體腸道的生理蠕動排出體外。與傳統內窺鏡相比，其診斷過程無需醫生手動操控，全程實現了微創診斷；但是，膠囊內窺鏡的運動過程依賴腸道自然蠕動，無法對可疑病變部位實現靜止觀察，對遺漏的病灶部位也不能實現回退診斷；此外，臨床上應用的膠囊內窺鏡多為一次性產品，單次診斷成本較高。因此現階段只能作為一種輔助診斷手段。

傳統插入式內窺鏡和膠囊內鏡都有上述缺點和局限性。而微型人體胃腸道機器人可彌補傳統插入式內窺鏡和膠囊內鏡存在的缺陷，該微型機器人可自主進入人體胃腸道，并且能夠適應柔軟、彎曲、狹小的人體胃腸道環境，攜帶工具完成所設定的微/無創診療。

目前胃腸道機器人主要分為仿生式胃腸道機器人和膠囊旋轉式胃腸道機器人。仿生式胃腸道機器人有仿尺蛞式、仿蚯蚓式、仿魚式以及仿多足昆蟲式等。仿生式胃腸道機器人一般采用普通微型電機或特殊材料（SMA或EP）進行驅動，通過機械臂、機構外壁與胃腸道內壁相互作用，使仿生機器人在胃腸道內有效運動，但這對胃腸道有一定損傷，且缺點明顯：普通微型電機驅動的仿生機器人外形尺寸較大，進一步小型化困難，空間利用率不高；特殊材料驅動的仿生機器人運動性能不夠理想，存在驅動力太小或者動作響應頻率低的問題。膠囊旋轉式胃腸道機器人通過膠囊外壁螺紋或膠囊尾部的螺旋狀構件與胃腸道內粘液、絨毛作用，從而推動胃腸道機器人運動。膠囊旋轉式胃腸道機器人有普通微型電機驅動、體外磁場驅動兩種。普通微型電機驅動的膠囊旋轉式胃腸道機器人缺點主要在于驅動方式效率低下，而且其在運動過程中，無有效鉗位機構，較難實現對病炤點穩定檢測；體外磁場驅動的膠囊旋轉式胃腸道機器人雖可對病炤點穩點檢測，機構小型化，但驅動器機構和膠囊的控制過程都很復雜，不便于實際應用。

經過對現有技術的檢索發現，中國專利文獻號CN101622773，公開日2010-01-06，記載了一種磁驅動器、磁驅動器的工作方法及采用該磁驅動器的膠囊型內窺鏡，其磁驅動器包括:外殼、設置在外殼內的旋轉移動磁體及固定磁體、配置在外殼外的線圈、設置在外殼內的感應區域。旋轉移動磁體及固定磁體能夠在包含磁化方向的平面內進行相對旋轉。線圈產生使旋轉移動磁體向使旋轉移動磁體及固定磁體互相產生斥力的方向進行相對旋轉的磁場。旋轉移動磁體利用感應區域控制其因產生的斥力進行相對移動的方向。但該現有技術控制方式復雜，驅動方式效率低下，且無有效鉗位機構，不能實現在病炤點的穩定檢測。

發明內容

本發明針對現有技術存在的上述不足，提供一種用于胃腸道機器人的偏心電磁驅動器，使胃腸道機器人進一步小型化，提高其空間利用率，且在胃腸道環境下能有效動作。

本發明是通過以下技術方案實現的，本發明包括：輻射形定子機構以及套接于定子機構外部且同軸設置的復合轉子機構。

所述的同軸連接通過設置于第一轉子中心的D字形中心孔以及徑向橫截面為D字形的輸出軸實現。

所述的復合轉子機構包括：輸出軸以及由內而外依次套接的第一轉子和第二轉子，其中：第一轉子活動設置于第二轉子的內部并與輸出軸同軸連接，第二轉子分別與定子機構和/或第一轉子相接觸。

所述的輻射形定子機構包括：中心對稱的若干帶有線圈的定子臂，該定子臂的外端與復合轉子機構相接觸。