[发明专利]用于胃肠道机器人的微型电磁驱动器

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种内窥镜类仪器技术领域的装置，具体是一种用于胃肠道机器人的微型电磁驱动器。

背景技术

随着人们生活节奏的不断加快和饮食结构的不断变化，消化道疾病越来越多。胃癌是世界范围内最常见的恶性肿瘤之一，每年约有64万人因胃癌死亡，居癌症死因的第2位。世界上肠癌的发病率也以每年2%的速度上升，每年近50万人死于肠癌，而我国肠癌发病率的增速是世界水平的两倍，死亡率居癌症死因第三位。消化道系统疾病属于发病率、死亡率和致残率极高的慢性疾病，因此提前检查预防和诊断胃肠道疾病对提高人民健康水平具有重要意义，而好的消化道疾病诊断方法是预防胃肠道疾病的关键。

近年来，科学技术不断发展，胃肠道疾病诊疗方法不断取得突破。智能胶囊的出现就标志着胃肠道疾病诊断从传统的内窥镜检查到先进的智能胶囊胃肠道检查的新突破。但目前传统内窥镜和智能胶囊内窥镜对于胃肠道疾病的诊察仍存在缺陷，因此研究可吞服的主动式胃肠道机器人实现胃肠道无创检查和无创手术已经成为胃肠道疾病诊疗方法新的突破方向。

目前胃肠道机器人主要分为仿生式胃肠道机器人和胶囊旋转式胃肠道机器人。仿生式胃肠道机器人有仿尺蛞式、仿蚯蚓式以及仿多足昆虫式等。此类仿生式胃肠道机器人的驱动方式一般为普通微型电机或特殊材料（SMA或EP）驱动，使胃肠道机器人机械臂或外壁与胃肠道内壁相互作用从而使其在胃肠道内有效运动，但这种运动方式易损伤胃肠道，且存在明显的缺点：普通微型电机驱动的胃肠道机器人外形尺寸较大，空间利用率不高，进一步小型化困难；特殊材料驱动的胃肠道机器人运动性能不理想，存在驱动力太小或动作响应频率低等问题。胶囊旋转式胃肠道机器人有普通微型电机驱动、体外磁场驱动两种。胶囊旋转式胃肠道机器人通过胶囊外壁螺纹或胶囊尾部的螺旋状构件与胃肠道内粘液、绒毛作用，从而推动胃肠道机器人运动。普通微型电机驱动的胶囊旋转式胃肠道机器人缺点主要在于驱动方式效率低下，而且在运动过程中，无有效钳位机构，较难实现对病炤点稳定检测；体外磁场驱动的胶囊旋转式胃肠道机器人虽可实现对病炤点稳定检测，机构小型化，但外界驱动器和胶囊的旋转控制都很复杂，不便于实际应用。

经过对现有技术的检索发现，中国专利文献号CN1686044，公开日2005-10-26，记载了一种医疗微移动机器人在人体血管内的外旋转磁场非接触旋进式在线驱动控制方法，通过驱动径向磁化且N、S极相间排列的偶数多磁极圆筒形钕铁硼(NdFeB)永磁体外驱动器转动和轴向移动，媒介于旋转磁场的磁机耦合作用对载有同磁极结构的内驱动器产生的磁转矩和轴向磁拉力形成驱动“力旋”，实现机器人在血管内的双向非接触式轴向驱动。但现在该技术发展仍不成熟，控制复杂，难以实现在曲折血管内的有效运动，且易对血管造成损伤。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种用于胃肠道机器人的微型电磁驱动器，通过创新性的结构使得胃肠道机器人轴向尺寸缩短，提高胃肠道机器人空间利用率，实现胃肠道机器人小型化。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：定子机构以及设置于其内部的包含整流片的转子机构。

所述的定子机构包括：环状磁板和电刷，其中：环状磁板与转子机构作用使得转子机构转动，电刷固定于环形磁板内表面；

所述的转子机构包括：两组线圈、整流片、非对称转子和输出轴，其中：转子设置于输出轴上，第一线圈、第二线圈缠绕于非对称转子内且均位于转子外沿，整流片与非对称转子相连并同心设置；

所述的整流片与所述的电刷相互接触。

所述的输出轴的两端以及定子机构均设置于闭合的导磁壳内；该输出轴的径向横截面与非对称转子的D字形中心孔相匹配。

所述的导磁壳包括：导磁上盖和导磁圆底板，其中：导磁上盖包裹于动子机构外，导磁圆底板设置于定子机构的底部并与导磁上盖相连。

所述的导磁圆底板和导磁上盖的中心分别设置第一轴承和第二轴承，两个轴承分别与输出轴的两端配合。

所述的整流片均分为6份，相对圆心两侧的两个区域相互连通且为同组，共a、b、c三组。

所述的电刷为正、负极电刷组成的L字形结构，该电刷与整流片下表面接触部分为直线形，其中：正负极电刷均由铜丝螺旋绕制。

所述的非对称转子上有两个对称线夹角为120°的对称扇状孔，分别嵌入第一线圈和第二线圈，两个扇状孔对称位置成腰状孔，以使非对称转子稳定转动。

所述的环状磁板的上表面等分为四个区域，区域极性依次为N极、S极、N极、S极。