磁驱动式主动控制胶囊内窥镜系统的研制

发布时间：2024-07-10 21:05

　　传统消化道诊查使用推拉式内窥镜,其检查过程痛苦、易交叉感染,且无法检查小肠部分。被动式无线胶囊内窥镜在过去十年里的长足发展克服了一些传统内窥镜的不足,已成为发达国家成熟的检查手段。但被动式胶囊内窥镜存在一些难以克服的问题,主要有1)检查耗时长(6-12小时),不可在线诊查;2)胶囊运动不可控,不可对病状进行定点仔细观察;3)胶囊容易过早失效甚至在人体中滞留,只能用有创的方式取出。为克服这些问题并赋予胶囊内窥镜更大的医疗潜力,形状记忆合金、螺旋驱动、电刺激、电机驱动以及液压驱动等胶囊主动驱动方案被相继提出。然而这些方案都期望将驱动器集成到一次性的内窥镜胶囊上,极大地增加了其复杂程度和生产成本,降低了系统可靠性。相比之下,通过外磁场驱动则是一种更有保障的方案。1980年,弗吉尼亚大学研究了一种用于神经外科治疗的系统,使用外部磁场控制人脑内的小磁珠对脑肿瘤进行热疗。研究成果后来发展成一种心血管介入诊治设备——Stereotaxis计算机辅助心血管介入系统,并实现了商业化。 基于以上考虑,本文将外磁场驱动控制原理应用于主动式胶囊内窥镜系统,提出了一种用永磁体作为磁源的外磁场驱动设备。对驱动过程...

【文章页数】：64 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1.1Olympus外磁场驱动螺旋结构推进技术方案

技术达到了业界前沿水平[35]。清华大学正联合华清益康公司开内窥镜系统产品。目前全球只有以色列、日本、美国等国家拥有窥镜系统,导致使用外国产品检查费用非常昂贵。我国自行开发的降低检查的成本,使数千万胃肠道疾病患者受益。动式胶囊内窥镜系统在过去的10年中取得了长足进步，但也存周....

图1.2电刺激主动驱动方案

华中科技大学硕士学位论文.A.Mosse和他的研究小组则希望利用人体消化道自身肌肉的力量来驱动一种电刺激的方法，取名为ESC[13,41]。他们在胶囊表面上设置电极，通平滑肌施加电压或电流脉冲（频率20Hz幅值20V持续10ms一次的电....

图1.3.形状记忆合金驱动的胶囊内窥镜效果图

图1.3.形状记忆合金驱动的胶囊内窥镜效果图[42]ni等还提出了类似的多组胶囊机器人方案，如图1.4所，使用无刷之流电极作为动力源，通过蜗轮、斜齿圆柱动带有四个倒钩等微结构的弹性腿交替摆动，从而实现腿的运动不是独立的，这样有助于简化机械结构，使胶比较可靠，而且对肠道的....

图1.4多足机器人驱动方案示意

图1.3.形状记忆合金驱动的胶囊内窥镜效果图[42]MarcoQuirini等还提出了类似的多组胶囊机器人方案，如图1.4所示[45]。这个方案结构更为复杂，使用无刷之流电极作为动力源，通过蜗轮、斜齿圆柱齿轮、轴和轴套等传动机构驱动带有四个倒钩等微结构的弹性腿交替摆动....

本文编号：4004732