[发明专利]用于胃肠道的微型机器人

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种内窥镜类技术领域的装置，具体是一种用于胃肠道的微型机器人。

背景技术

作为主要的消化道疾病，消化性溃疡的发病率为10%～20%，是上消化道出血最常见的原因。尽管现代医学技术已提升，但消化性溃疡的死亡率仍很高，为5%～10%。对于无溃疡病史、临床表现不典型而诊断困难的病患，在出血24～48小时内进行急诊内镜检查，能够提高确诊率。内镜检查能够观察到小肠内的出血部位，通过出血状态判断是否进行内镜下止血治疗。老年患者发生溃疡穿孔的死亡率高达30%～50%。

纤维或电子内镜对于上消化道和大肠病变基本可以做出诊断，但小肠病变是内镜检查的“终极障碍”。尽管推进式小肠镜的应用，可窥视空肠有无病变，但操作非常困难，更远部位的小肠病变无法诊断，而且病人极端不舒服，引起诸多并发症：咽部擦伤、食管贲门粘膜撕裂伤、下颌关节脱臼、颌下腺肿胀、麻醉药过敏、颜面部皮下出血、急性胃扩张、胃肠道穿孔和出血、吸入性肺炎甚至猝死等。因此，这项技术很难被接受。探条式小肠镜可以检查空肠和回肠上部，但操作时间长、观察存在盲区。肠带诱导式小肠镜可以观察全部小肠，但术前准备复杂、耗时长、病人痛苦大。小肠低张双重造影插管时患者痛苦、检查时间较长、要接触较多的X射线。

经过对现有技术的检索发现，专利文献号EP1885231，记载了一种Capsule type micro-robot moving system(胶囊型微型机器人移动机构)，设计了一种在胃肠道内通过划桨方式前进的机构。机构通过电机驱动螺杆，螺杆的转动带动划桨机构的前进与后退。在划桨机构上有六条可以来回摆动的腿结构，在划桨机构后退的过程中，由于腿与胃肠内壁存在摩擦力而打开，从而驱动机器人前进。反过来，在划桨机构前进时，腿由于与胃肠道的作用力而收起，不会造成机器人的后退。但是由于腿的长度很短，难以保证运动的有效性，并且这样的结构只能使机器人前进而无法后退。

专利文献号US8,322,469B2，记载了一种Bidirectional moving micro-robot system（双向移动微型机器人系统），设计了分两节的微型胃肠道机器人系统。机构两端分别有五条可以展开与闭合的腿结构，可以分别固定两端的机构。两端分别有一个电机，可以带动一个圆盘转动，该圆盘可以带动5条同时展开与闭合。两段的机构通过弹簧连接，所以机器人中间可以向任何方向偏转，其中一段机构在弹簧内有可旋转的机构，该机构通过相对弹簧的旋转实现轴向的运动，从而改变两段机构之间的距离。该机器人通过两端腿结构的交替开合，以及中间结构的伸缩，实现机器人在胃肠道内爬行。但是由于该机器人的腿较短，难以在胃肠道内固定住机构，不能保证机器人的有效前进，同时在弹簧向一侧弯曲时，中段的伸缩机构很有可能卡死，使得机器人无法进行下一个动作。

综上所述，现阶段急需一种能够有效地在胃肠道内爬行的机构，能够在在运动过程中尽可能减少对人体造成的创伤。

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的微型机器人，能够保证在人体胃肠道内的驻留以及向前或向后的运动，同时保护胃肠道不受机器人移动所造成的物理创伤。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：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的一端相连，尾部径向钳位机构由尾部动力装置与轴向伸缩机构的另一端相连。

所述的径向钳位机构和尾部径向钳位机构均包括：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，其中：每条螺旋线腿的根部有与机构输出齿轮相啮合的齿轮部，机构输出齿轮旋转实现各条螺旋线腿的展开和闭合，钳位调速装置的输入端与径向动力装置或尾部动力装置相连以获得驱动力，输出端与调速输出齿轮相连。

螺旋线腿的根部有齿轮部且与机构输出齿轮相啮合，使得螺旋线腿的总长度增加，能够适应肠道的粘滑环境，增加与肠道的接触面积，并无尖角接触，可以保护肠壁。

所述的径向动力装置包括：径向驱动电机及套在该电机外部的径向电机套筒，其中：径向电机套筒套与轴向伸缩机构相连。

所述的机构输出齿轮、调速输出齿轮和各条螺旋线腿均固定于同一平面。

所述的螺旋线腿的螺旋曲线为阿基米德曲线。螺线在生物中广泛存在，并具有一定的弹性。基于阿基米德螺旋线设计的腿式结构在旋转打开和关闭过程中具有一定的弹性，有利于应力的均匀分布和释放，防止戳伤肠壁。