[發明專利]一種磁-熱協同調控的膠囊機器人

在審

• 申請號: 202310232480.3
• 申請日: 2023-03-06
• 公開（公告）號: CN116269533A
• 公開（公告）日: 2023-06-23
• 發明（設計）人: 李亮;曹全梁;張望;孫宇軒;宋恩民
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: A61B10/04
• 分類號: A61B10/04;B29C64/386;B33Y50/00;A61B1/04;A61M31/00;A61B1/00;A61B10/00;A61K9/52
• 代理公司: 武漢華之喻知識產權代理有限公司 42267
• 代理人: 彭翠;張彩錦

1.一種磁-熱協同調控膠囊機器人，其特征在于，包括機器人本體和磁驅動模塊，其中：

所述機器人本體包括膠囊殼體，所述膠囊殼體兩端分別設置有空心氣室，所述空心氣室之間設置有載物腔，所述載物腔與所述空心氣室相互隔絕；

所述載物腔側壁上設置有物質傳輸窗口、磁力閥門和固定磁吸組件，所述磁力閥門為充磁后的磁力閥門，其中所述充磁后的磁力閥門和固定磁吸組件通過磁吸引力配合設置用于封閉所述物質傳輸窗口，且所述磁力閥門一端與所述膠囊殼體固定連接，另一端為自由端；

所述載物腔內部設置有熱響應模塊，所述熱響應模塊包括熱控氣室以及位于所述熱控氣室內部的磁性納米粒子和低沸點相變液體；

所述磁驅動模塊用于為所述熱響應模塊中的磁性納米粒子施加高頻磁場；

使用時，所述磁驅動模塊在外部磁場激勵源的作用下對所述熱響應模塊中的磁性納米粒子施加高頻磁場，使所述熱控氣室內部的溫度升高，進一步使得所述低沸點相變液體發生氣化轉變為氣態，并使所述熱控氣室體積增大，隨著所述熱控氣室的體積不斷增大，所述載物腔內的壓力與其外部的壓力差逐漸變大，直至使得所述充磁后的磁力閥門的自由端脫離所述固定磁吸組件的吸引力，而將所述磁力閥門打開，進而使得所述載物腔與外部環境之間能夠進行物質傳輸或交換。

2.如權利要求1所述的膠囊機器人，其特征在于，所述物質傳輸窗口為一個或多個從所述載物腔內壁向外凸出設置的開口，所述開口外圍設置有所述固定磁吸組件，所述固定磁吸組件其遠離所述載物腔的一側的表面通過磁吸引力配合設置有所述充磁后的磁力閥門。

3.如權利要求2所述的膠囊機器人，其特征在于，所述載物腔外壁上開設有凹槽，所述物質傳輸窗口位于該凹槽的底部且向上凸出，所述固定磁吸組件上設置有中間通孔，所述固定磁吸組件在該凹槽內通過所述中間通孔套設在所述物質傳輸窗口上；所述充磁后的磁力閥門在該凹槽內通過磁吸引力覆蓋設置于所述物質傳輸窗口和所述固定磁吸組件所在的平面或曲面上，以使得所述物質傳輸窗口處于封閉狀態。

4.如權利要求1所述的膠囊機器人，其特征在于，所述固定磁性組件采用磁性材料制成，所述磁力閥門采用磁性軟體材料制成，所述熱控氣室采用可膨脹軟體材料制成。

5.如權利要求1所述的膠囊機器人，其特征在于，所述充磁后的磁力閥門其磁化方向為單一徑向磁化。

6.如權利要求1所述的膠囊機器人，其特征在于，所述磁性納米粒子為Fe₃O₄；所述低沸點相變液體為無水乙醇或3M7000。

7.如權利要求1所述的膠囊機器人，其特征在于，所述外部磁場激勵源為高頻感應加熱線圈。

8.如權利要求7所述的膠囊機器人，其特征在于，所述高頻感應加熱線圈對所述熱響應模塊中的磁性納米粒子施加的高頻磁場其磁場強度小于或等于100mT；其頻率大于或等于1000赫茲。

9.如權利要求1所述的膠囊機器人，其特征在于，所述外部磁場激勵源還包括永磁體；所述永磁體用于對所述充磁后的磁力閥門施加外部磁場，使所述充磁后的磁力閥門在磁力矩的作用下向目標位置移動；和/或使所述充磁后的磁力閥門在磁力矩的作用下從打開狀態切換到關閉狀態。

10.如權利要求1所述的膠囊機器人，其特征在于，所述載物腔包括多個子載物腔，每一個所述子載物腔側壁上均設置有所述物質傳輸窗口、所述磁力閥門和所述固定磁吸組件；每一個所述子載物腔內部均設置有所述熱響應模塊。