[发明专利]用于胃肠道的体内机器人

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种内窥镜领域的系统，具体是一种用于胃肠道的体内机器人。

背景技术

在所有的恶性肿瘤疾病中，胃癌的发病率位居首位，肠癌也排到第三。我国胃肠癌的年发病率正逐年递增，但发病年龄却不断趋于年轻化，另外，胃肠癌一旦确诊，患者5年的生存率仅为30%。数据显示，我国早期胃肠癌确诊率仅占4.1%，绝大部分患者一旦确诊即为中晚期。因此如何提高早期胃肠癌诊断，及早发现、及早治疗是需要关注的课题。

胃肠癌变的实质是正常细胞发生基因突变转化为恶性细胞（即癌细胞），在单色光的激发下，癌细胞和正常细胞会发出不同性质的荧光，通过荧光的颜色、亮度及光谱特性可以有效进行癌前病变组织的检测，准确率高达90%。然而，荧光检测技术进入临床应用迫切需要解决以下问题：如何将荧光检测装置送入人体胃肠道并实现全胃肠道诊查。参照目前胃肠疾病的临床诊断方式，可以采用胃肠镜或电子胶囊作为荧光检测装置的载体。但是胃肠镜通常会给病人带来较大的不适感，且无法深入到小肠实现全胃肠道诊查；电子胶囊作为一种无创检测手段，可实现人体全胃肠道检测，然而，由于其本身依靠肠道蠕动波运动，检测具有很大的被动性，而且，对于肠道中的褶皱区域易造成漏检。可见，采用胃肠镜和电子胶囊作为荧光检测装置的载体均具有一定的局限性。以胃肠机器人作为荧光检测装置的载体，可克服上述局限性，实现胃肠道癌前病变的主动诊查。

经过对现有技术的检索发现，中国专利文献号CN103211564，公开日2013-07-24，记载了一种用于胃肠道的微型机器人，包括：轴向伸缩机构、头部径向钳位机构和尾部径向钳位机构，其中：头部径向钳位机构由径向动力装置与轴向伸缩机构相连，径向钳位机构包括：相互啮合的机构输出齿轮和调速输出齿轮、至少3条均匀分布于机构输出齿轮外圆周的螺旋线腿和钳位调速装置。然而，该机器人机构尺寸为φ13×32.65mm，不便于吞咽；另外，该机器人每个运动周期包含6个步态，运动效率较低。

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的体内机器人，便于人体吞咽，每个运动周期仅包含4个步态，运动效率较现有机构有较大幅度提升。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：轴向机构、径向机构、电路子系统、荧光检测子系统和用于能量供给的无线能量接收子系统，其中：电路子系统接收体外系统的控制命令进而控制荧光检测子系统进行图像检测，启动轴向机构和径向机构分别进行轴向移动和径向伸缩动作，获取轴向移动、径向伸缩动作信息以及荧光检测子系统的图像信息并反馈至体外系统进行调整；

所述的轴向移动、径向伸缩动作信息包括：轴向移动距离和径向机构伸展直径。

所述的图像信息包括：肠道内表面的荧光图像信息。

电路子系统包括：无线通信模块、控制模块、驱动模块、稳压模块和荧光检测模块；，其中：无线通信模块与体外系统完成相互通信，并将接收到的控制命令发送到控制模块进行处理，控制模块对控制命令进行解码，通过驱动模块驱动轴向机构、径向机构完成相应动作，或控制荧光检测模块与荧光检测子系统的通讯以完成对肠道图像的采集或传输，稳压模块用于稳定无线能量接收子系统输出的直流电压。

无线能量接收子系统包括：无线能量接收线圈和全桥整流电路，其中：体外系统在无线能量接收线圈中激励出交变电压，该交变电压经过全桥整流电路，输出直流电压，为电路子系统供能。

荧光检测子系统包括：紫外单色光源和成像器件，其中：在接收到电路子系统的采集命令后，成像器件采集在紫外单色光源照射下的肠道图像，该图像经过电路子系统的荧光检测模块预处理，并由无线通信模块发送回体外系统。

所述的径向机构包括：与电路子系统通讯并接收其控制命令的径向电机、与径向电机相连的径向减速箱、两个旋转体、三组圆周方向等角度布置于两个旋转体之间的腿结构，其中：

旋转体包括：内齿环、用于轴向固定内齿环的固定件、支撑件、若干滚珠、第一齿轮、第二齿轮和轴，其中：轴向固定件与支撑件之间、支撑件与内齿环之间分别设有滚珠以减小相对旋转时的摩擦阻力，支撑件与轴向机构相连使得与轴向机构保持静止；

第一齿轮与其中一个内齿环啮合，第二齿轮与另一个的内齿环啮合，第一齿轮与径向减速箱的输出轴相连，第二齿轮套于轴上，轴的两端分别固定于两个支撑件上，第一齿轮和第二齿轮相对转动，使得两个内齿环相对转动，从而实现旋转体的相对旋转；

两个旋转体的支撑件相固定；

各组腿结构包括：两个顶部固定连接的圆弧结构，其中一个圆弧结构的根部分别与两个旋转体的内齿环相固定；