[发明专利]肠道诊疗机器人系统

说明书

技术领域：

本发明涉及一种肠道诊疗机器人系统，用于在动物或人体的肠道进行诊疗操作，属于生物医学工程技术领域。

背景技术：

由于传统的插入式肠道内窥镜，在插入操作检查过程中，使得患者产生严重的不舒适感甚至创伤，而且很难进入肠道的深部。近年来，无创、微创成为消化道疾病诊疗的发展方向，其中诊疗胶囊和肠道机器人为国际研究的热点。

在诊疗胶囊领域，以色列的Iddan等人研制出的采集肠道图像的诊疗胶囊较著名，以色列的Given Imaging公司将其命名为就“M2A”胶囊状内窥镜，已经投入生产和销售。但是各种诊疗胶囊均是被动式的，在肠道内主要借助于肠道的蠕动前行，存在无法控制运动及姿态的缺点。

所以，有不少学者研制主动式的肠道机器人既有主动驱动又能在肠道中泊位，克服了肠道诊疗胶囊的上述缺点。但是，近年来研究表明，肠道诊疗机器人的主动驱动仍然是该方向的瓶颈问题，其中能量供给问题尤为突出。研究学者已经从多种思路进行肠道诊疗机器人驱动体研究，如形状记忆合金(SMA)、压电驱动、气体驱动、电磁驱动、微电机驱动等。意大利CRIM试验室的Paolo Dario是该领域最著名的学者，他领导的欧盟合作项目BIOLOCH开展了基于仿生学(Bionics)的肠道机器人驱动技术前沿研究，利用形状记忆聚合物、SMA、生物胶、人造肌肉等多种手段研制肠道机器人驱动机构。在国内，上海交通大学的颜国正等人也对肠道机器人领域有深入研究，研制出直流电机驱动的消化道诊疗机器人、无线能量传输的肠道机器人等。研究表明，基于“仿生原理+机电系统”的肠道机器人驱动技术，距离实际应用仍有诸多问题，各种驱动机构，如SMA驱动、电磁驱动、压电驱动等均存在能量消耗较大的问题，都需要一根用于供给能量的线缆，尽管克服了传统插入式操作的创伤，但由于供能线缆的束缚，在总体结构上仍然和当前的插入式消化内镜类似，在进入肠道深部方面仍存在着一定的局限性。更重要的是，主动驱动的肠道诊疗机器人的驱动机构的散热问题难于解决，如形状记忆合金的驱动过程中伴随着反复的发热、散热过程，产生大量的热量导致了生物安全性的隐患。如何克服主动驱动中的能量瓶颈问题，获得一种现对独立的、具有较高能量效率、可以进入肠道深部的肠道机器人，当前仍然没有很好的解决思路。

发明内容：

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种以主动驱动的方式进入肠道，对肠道进行诊断和定点释药，具有较高的能量效率，并且以无创体表刺激控制生物体运动的肠道诊疗机器人系统。

本发明的技术方案为：

肠道诊疗机器人系统，系统包括位于动物或者人体体外的控制中心部分和通过肛门进入动物或者人体肠道的诊疗部分，其中体外的控制中心部分包括计算机和无线收发装置，进入肠道内的诊疗部分包括摄像装置、生物体、若干个刺激电极、控释装置、外壳，所述刺激电极在生物体体表固定，所述外壳将生物体包裹，前端与摄像装置衔接，末端与控释装置衔接，控释装置和刺激电极通过柔性电路线连接。通过前端摄像装置采集肠道内的图像，经无线收发装置传递数据到计算机，然后计算机发射出刺激信号或者释药信号，通过无线收发装置将信号传输到控释装置，控释装置接收到刺激信号时，将刺激信号传递到指定刺激电极，对生物体进行刺激以控制其前进、后退和停止；控释装置接收到释药信号时，在肠道患处定点释药。

本发明的肠道诊疗机器人系统中，所述的生物体为长度在20mm到35mm之间，直径在5mm到10mm之间的黄鳝或者通过生物技术改良后的黄鳝。

本发明的肠道诊疗机器人系统中，所述的刺激电极包括表面贴片微神经电极和固定环。所述的表面贴片微神经电极为直径在1mm到2mm之间的一对微电极嵌于厚度为0.5mm、宽为15mm、直径在5mm到10mm的医用硅胶圈内直径两端的位置，所述的固定环为直径不大于5mm、厚度0.5mm、宽度0.5mm的医用硅胶圈。所述的若干个表面贴片微神经电极与生物体的体表紧密接触，并且利用固定环分别固定于生物体躯干前部、躯干中部、躯干后部，每个表面贴片微神经电极的微电极接触部位为生物体躯干两侧的表面侧线区域，直接将刺激信号传递到生物体的后侧线神经。

本发明的肠道诊疗机器人系统中，所述的外壳为弹性良好、无毒、防水、外表面摩擦系数小的薄膜，并且在外壳包裹生物体的部分按照生物体、水、氧气的质量比为1∶1∶3充入氧气和水。