[发明专利]一种基于巨电流变液的多模态血管机器人

说明书

本发明公开了一种基于巨电流变液的多模态血管机器人，该血管机器人包括机身本体、通过转动关节均匀布置在机身本体的手爪、以及设置在机身本体内部的变量泵、超声电机、微型电机；手爪、转动关节均为空腔结构；手爪的腔体内设置有穿过转动关节与变量泵连通的通道；转动关节的前部包括多个相同的第一半圆柱台，后部包括多个相同的第二半圆柱台，且相邻两个第一半圆柱台之间、相邻两个第二半圆柱台之间均存在间隙；转动关节的腔体内和手爪的腔体内均填充有巨电流变液。本发明将巨电流变液利用在血管机器人中，简化了转动关节的结构，增强了手爪的支撑强度，增加了血管机器人的工作模态，使其具有疏通血栓，清除动脉脂肪沉积物、支撑血管等功能。

技术领域

本发明涉及新型智能材料和血管机器人技术领域，特别涉及一种基于巨电流变液的多模态血管机器人。

背景技术

血管机器人是一种可以进入血管并能够在血管内自由移动的微型机器人,它可以在血管里完成清除血栓、切除肿瘤、投放药物等工作，对防治心血管疾病具有重要的意义，是当前国内外微型机器人研究领域的热点。

目前，世界上已研发出多款血管机器人，例如韩国研究人员开发出一种可在血管内自由移动并清除血栓的“血管机器人”，这种机器人依靠外部磁场驱动，每秒旋转20到30次，可以在冠状动脉、大静脉和大动脉等粗血管内自由移动，并旋转疏通堵塞的血管。又如以色列科学家研发出一种直径1毫米、长4毫米血管机器人，这种机器人的动力来源于外部磁场激发振动，它带有机械手，可以抓住血管内壁“爬行”，也可以在血管中“游泳”，还可作为投送药物的工具用于微创手术以及治疗癌症近接疗法中。此外瑞典、美国、德国等也研制出各种血管机器人样机。我国在血管机器人方面也作了较多研究，例如一种清理血栓的血管机器人，其微型机器人本身相当于一个泵，在外界磁场的作用下，该泵即可以进行吸喷血液的工作，也可向前蠕动，既保证了微型机器人能长时间在血管内从事血栓清理工作。然而，相似的血管机器人仍然存在体积较大，堵塞血管，功能单一，利用单一的泵来清理血管壁，清洁效率较低等问题。

发明内容

基于以上问题所提到的问题，本发明提出一种质量体积小、结构简单且基于巨电流变液的多模态血管机器人。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种基于巨电流变液的多模态血管机器人，所述多模态血管机器人包括机身本体和四个相同的手爪；

所述机身本体为胶囊形空腔结构；所述机身本体包括依次连接的头部、第一中部、旋转部、第二中部和尾部；所述机身本体内部设置有变量泵、超声电机以及微型电机；所述微型电机与所述尾部的螺旋桨相连以驱动所述血管机器人在血管中流动；

所述手爪为类圆锥形空腔结构；所述手爪的顶部开设有通孔；所有所述手爪的底部均通过转动关节与所述旋转部连接；所述手爪的腔体内设置有通道；所述通道的一端为所述通孔，所述通道的另一端穿过所述转动关节、所述旋转部与所述变量泵连通；所述超声电机与所述旋转部相连以驱动所述旋转部旋转进而带动所述手爪进行旋转运动；

所述转动关节为类圆柱形空腔结构；所述转动关节分割成两个部分，为前部和后部；所述前部包括多个相同的第一半圆柱台，所有所述第一半圆柱台均固定在所述转动关节的腔体的内壁上，且相邻两个所述第一半圆柱台之间存在间隙；所述后部包括多个相同的第二半圆柱台，所有所述第二半圆柱台固定在所述转动关节的腔体的内壁上，且相邻两个所述第二半圆柱台之间存在间隙；

所述转动关节的腔体内填充有巨电流变液；所述手爪的腔体内填充有巨电流变液。

可选的，所述机身本体的头部的外壁上设置有微型摄像机；所述微型摄像机用于获取血管中的情况，实时将拍摄提供视频影像传输至医疗人员，还通过所述微型摄像机的拍摄的视频影像控制血管机器人到达指定工作区域。

可选的，所述手爪的顶部还设置有可伸缩的抓持器和清洁刷，且所述抓持器和所述清洁刷交叉分布在所述通孔的周围区域；工作时，所述抓持器和所述清洁刷从所述手爪内部伸出。