一种基于磁流变液的软体医疗胶囊机器人

技术领域

本发明涉及一种胶囊机器人，具体为一种基于磁流变液的软体医疗胶囊机器人，属于医疗器械技术领域。

背景技术

目前的医疗胶囊机器人大多含有永磁体和线圈等组件，并采用硬质壳体，服用过程中仍然会产生不适感觉的情况，对人体的胃肠道组织容易造成侵害；一些软体胶囊机器人体积过大，这将不利于患者的吞服以及机器人其在肠道中的运动和工作；胶囊机器人多依靠肠道的蠕动被动运动，无法通过控制做出相应的运动，具有检查内容不全面，资料采集率低等问题。

许多胶囊机器人功能单一，无法完成携带药物并投药等治疗工作。而一些具有投药功能的胶囊仍存在诸多问题：由内外双套筒开槽组成的投药机构较难控制，将会导致投药不精准以及药物泄露等问题;而另一种使用弹簧圈推动活塞投药机构则会由于其胶囊内部产生的大气压改变导致药物回流。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种基于磁流变液的软体医疗胶囊机器人。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：一种基于磁流变液的软体医疗胶囊机器人，包括永磁环一、软体胶囊外壳、铁磁流体、永磁环二、透明外壳、摄像机、电池、无线传输模块、支撑结构、支撑块一、支撑块二、震荡板、连接板、药室外壳、支撑板、垫片、缓冲板和药室；所述软体胶囊外壳、透明外壳和药室外壳构成该装置的主体结构，所述软体胶囊外壳的内壁上固定连接有永磁环一，所述永磁环一的一侧设置有固接在软体胶囊外壳的内壁上的铁磁流体，所述铁磁流体远离永磁环一的一侧固定设置有永磁环二，所述软体胶囊外壳的一侧端部固定连接有透明外壳，且软体胶囊外壳的内部靠近透明外壳的一侧固定安装有摄像机，所述摄像机的左侧固定设置有电池，所述电池远离摄像机的一侧固定连接有无线传输模块，所述无线传输模块的下侧固定连接有支撑结构，所述软体胶囊外壳远离透明外壳的一端固定连接有药室外壳，所述药室外壳的内部设置有药室，且药室外壳靠近软体胶囊外壳的两侧均固定连接有支撑块一和支撑块二，两个所述支撑块二之间固定连接有震荡板，所述药室外壳的内部固定安装有连接板，所述连接板的右侧固定连接有支撑板，所述支撑板的两侧分别固接有垫片，且支撑板远离连接板的一侧固定连接有缓冲板。

优选的，为了便于使得胶囊具有磁性，同时对器官表面的组织侵害较小，对肠道伤害低，所述软体胶囊外壳和透明外壳的表面由磁流变液和水凝胶薄膜包裹。

优选的，为了便于提高胶囊机器人驱动能力，提高胶囊机器人运动的准确性，所述软体医疗胶囊机器人采用永磁体与磁流变液的组合磁控系统进行驱动。

优选的，为了便于提高药物的利用率，所述震荡板可反复挤压药物。

优选的，为了便于医护人员可以用于实时观测胶囊机器人所拍摄的成像图片及视频，所述摄像机的输出端与无线传输模块的输入端相连。

优选的，为了便于提高磁控系统控制下实现药物传送的快速性和完全性，所述软体医疗胶囊机器人利用磁控系统控制下的震荡板实现靶向送药。

本发明的有益效果是：该种基于磁流变液的软体医疗胶囊机器人设计合理，软体胶囊外壳和透明外壳的表面由磁流变液和水凝胶薄膜包裹，便于使得胶囊具有磁性，同时对器官表面的组织侵害较小，对肠道伤害低，软体医疗胶囊机器人采用永磁体与磁流变液的组合磁控系统进行驱动，便于提高胶囊机器人驱动能力，提高胶囊机器人运动的准确性，震荡板可反复挤压药物，便于提高药物的利用率，摄像机的输出端与无线传输模块的输入端相连，便于医护人员可以用于实时观测胶囊机器人所拍摄的成像图片及视频，软体医疗胶囊机器人利用磁控系统控制下的震荡板实现靶向送药，便于提高磁控系统控制下实现药物传送的快速性和完全性。

附图说明

图1为本发明剖面结构示意图；

图2为本发明展开结构示意图；

图3为本发明投药机理示意图；

图4为本发明运动机理示意图。

图中：1、永磁环一，2、软体胶囊外壳，3、铁磁流体，4、永磁环二，5、透明外壳，6、摄像机，7、电池，8、无线传输模块，9、支撑结构，10、支撑块一，11、支撑块二，12、震荡板，13、连接板，14、药室外壳，15、支撑板，16、垫片，17、缓冲板和18、药室。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1~4，一种基于磁流变液的软体医疗胶囊机器人，包括永磁环一1、软体胶囊外壳2、铁磁流体3、永磁环二4、透明外壳5、摄像机6、电池7、无线传输模块8、支撑结构9、支撑块一10、支撑块二11、震荡板12、连接板13、药室外壳14、支撑板15、垫片16、缓冲板17和药室18；所述软体胶囊外壳2、透明外壳5和药室外壳14构成该装置的主体结构，所述软体胶囊外壳2的内壁上固定连接有永磁环一1，所述永磁环一1的一侧设置有固接在软体胶囊外壳2的内壁上的铁磁流体3，所述铁磁流体3远离永磁环一1的一侧固定设置有永磁环二4，所述软体胶囊外壳2的一侧端部固定连接有透明外壳5，且软体胶囊外壳2的内部靠近透明外壳5的一侧固定安装有摄像机6，所述摄像机6的左侧固定设置有电池7，所述电池7远离摄像机6的一侧固定连接有无线传输模块8，所述无线传输模块8的下侧固定连接有支撑结构9，所述软体胶囊外壳2远离透明外壳5的一端固定连接有药室外壳14，所述药室外壳14的内部设置有药室18，且药室外壳14靠近软体胶囊外壳2的两侧均固定连接有支撑块一10和支撑块二11，两个所述支撑块二11之间固定连接有震荡板12，所述药室外壳14的内部固定安装有连接板13，所述连接板13的右侧固定连接有支撑板15，所述支撑板15的两侧分别固接有垫片16，且支撑板15远离连接板13的一侧固定连接有缓冲板17。

所述软体胶囊外壳2和透明外壳5的表面由磁流变液和水凝胶薄膜包裹，便于使得胶囊具有磁性，同时对器官表面的组织侵害较小，对肠道伤害低，所述软体医疗胶囊机器人采用永磁体与磁流变液的组合磁控系统进行驱动，便于提高胶囊机器人驱动能力，提高胶囊机器人运动的准确性，所述震荡板12可反复挤压药物，便于提高药物的利用率，所述摄像机6的输出端与无线传输模块8的输入端相连，便于医护人员可以用于实时观测胶囊机器人所拍摄的成像图片及视频，所述软体医疗胶囊机器人利用磁控系统控制下的震荡板12实现靶向送药，便于提高磁控系统控制下实现药物传送的快速性和完全性。

在使用该种基于磁流变液的软体医疗胶囊机器人时，上部设计为摄像机6，用于实时观测胶囊机器人所拍摄的成像图片及视频。机器人腰部存放电池7（用于为胶囊机器人的运动、摄像、传输提供能量）和无线传输模块8（传输数据），其外部由永磁环4和铁磁流体3组合构成，使壳体材料部分实现流体-半固体-固体间的毫秒级控制转换，实现柔性磁控。

如图2所示，为胶囊机器人结构的展开示意图。最下方是投药结构，它是通过改变外界永磁体于胶囊机器人之间的距离调节永磁体和震荡板12的挤压力，如图3所示，由于轴向的磁吸引力，震荡板12与缓冲板17之间相互压缩，粘膜粘附性药物具有高密度，它分层在目标区域上而没有布朗运动，呈现类固态性质，只有达到药物通过下面的孔释放临界压力时才会释放药物，从而完成排药的过程，如图4所示磁流变液磁性颗粒在梯度磁场中呈现非均匀、多层次的链化形态，在叠加的空间磁场中具有区域性磁化分布的特性，结合磁流变液磁化特性和链化机理，利用永磁体的驱动偏转磁场产生的磁力矩作用，进而驱动胶囊机器人的运动。

由于永磁体和胶囊机器人之间的磁场耦合关系，磁感线始终处于对称和平行的状态，所以在组合磁控系统作用于软体医疗胶囊机器人时，外置永磁体旋转一周，软体医疗胶囊机器人也将旋转一周，永磁体和胶囊机器人保持着同步运动的状态，通过模拟仿真也证实了该结论。故可以通过控制外界磁场来对软体医疗胶囊机器人进行方位控制，进而控制胶囊机器人在混合磁场系统下的运动。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。