CN111150436B

CN111150436B - 一种螺旋推进式医疗机器人

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Publication number: CN111150436B
Application number: CN202010094066.7A
Authority: CN
Inventors: 赵罡
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2020-02-15
Filing date: 2020-02-15
Publication date: 2023-05-30
Anticipated expiration: 2040-02-15
Also published as: CN111150436A

Abstract

本发明公开了一种螺旋推进式医疗机器人，它包括推进本体、钻头、控制装置。推进本体包括若干个结构相同并且首尾相连的螺旋推进装置，螺旋推进装置包括转子，转子有线圈，线圈通电后在外部强磁场的作用下产生扭力，从而带动转子转动，转子表面有螺旋齿，螺旋齿在转动下产生向前或向后推力，从而带动机器人向前或向后运动。由于本发明的机器人结构简单，尺寸小，可以精确控制，从而可以在生物体内弯曲行进，解决在医疗过程中定点给药、抽取体液、微创手术等难题。

Description

一种螺旋推进式医疗机器人

技术领域

本发明涉及一种医疗用机器人领域，尤其涉及一种在外磁场条件下，可以在生物体内弯曲行进的医疗机器人。

背景技术

随着超导技术的发展，利用超导技术可以获得强度超过5特斯拉的超强磁场，目前超过7特斯拉的超强磁场已经可以商业化，超强磁场被广泛应用到医疗器械领域，例如核磁共振等。

利用强磁场为机器人提供动力，大连理工大学发明了胶囊式医疗微型机器人(申请号：2007101591598)，在外部旋转磁场与机器人内部驱动器的耦合作用下，该机器人可以在柔弹性封闭管道内双向游动。尽管这种无缆驱动方式可以使机器人灵活运动，尺寸小，但是需要外部旋转磁场和机器人内部驱动器精确耦合，技术上很难做到，因此很难精确控制机器人的行进。

另一种利用外磁场作为动力的机器人是由MIT团队开发的线型机器人，该机器人由添加了磁性物质的油墨构成，在外磁场牵引下，可以在血管中弯曲运动，达到去除血栓的目的。这种机器人结构简单，尺寸小，容易制作，在实验室中可以做到在血管中弯曲行进。但是该机器人的整个机身都由磁性物质构成，在强磁场作用下很难控制其行进方向和路线。

综上所述，目前还没有一种可以在人体内弯曲运动，小尺寸，并且可以精确控制的医疗机器人。一款小尺度，可以在体内弯曲运动，并且可以精确控制的机器人具有重要实际应用价值。一般的手术都需要开刀，尽管目前的手术技术得到了长足进步，患者依然需要承担很大的风险，有些复杂情况甚至无法进行开刀手术治疗。利用这种机器人，可以在无需开刀的情况下，让机器人的头部运动到需要治疗的位置，通过释放药物、抽取体液、切除坏死部分等方式为患者提供治疗，不但可以提高安全性和可靠性，降低开刀对患者的伤害，并且可以降低手术的成本，应用前景广阔。

发明内容

技术问题

本发明的目的是提供一款医疗用机器人，在外磁场的条件下，可以在人体内弯曲行进，解决在医疗过程中定点给药、抽取体液、微创手术等难题。

技术方案

本发明提供的螺旋推进式医疗机器人，它包括：推进本体、钻头、控制装置、第一导线、第二导线，推进本体的一端和所述钻头相连，所述第一导线和第二导线穿过所述推进本体，所述第一导线和第二导线的一端和所述钻头相连，另一端和所述控制装置相连；推进本体包括若干个结构相同并且首尾相连的螺旋推进装置，螺旋推进装置包括一个支架和一个套在支架上并且相对于支架旋转的转子，支架包括一个圆筒和位于圆筒两端的两个挡板，转子位于两个挡板之间，转子包括若干个相互相隔的换向片，转子包括若干条电线，电线的一端和其中一个换向片相连，支架包括若干个电刷，电刷一端和第一导线或第二导线连接，另一端和换向片滑动接触，转子外表面有螺旋齿。

控制装置包括电源，通过第一导线和第二导线为推进本体和钻头提供电流，电流在与外磁场的相互作用下为推进本体和钻头提供动力。推进本体的螺旋推进装置包括转子和支架，电流通过支架上的电刷、转子的换向片和转子的电线，通电后的转子的电线在外磁场的作用下产生扭力，从而带动转子及转子上的螺旋齿转动，转动的螺旋齿在生物体内为推进本体和钻头提供向前或向后的推力，带动推进本体和钻头向前或向后运动。改变电流的大小可以改变所述螺旋推进式医疗机器人的运动速度，改变电流的方向可以改变所述螺旋推进式医疗机器人前后运动方向。

所述螺旋推进装置末端还包括一个软管，所述推进本体的螺旋推进装置通过所述的软管相互连接。由于软管可以弯曲，所以推进本体也可以弯曲，使得所述的螺旋推进式医疗机器人可以在生物体内弯曲运动。

所述螺旋推进装置的转子有导电片，所述转子的电线的一端和所述换向片相连，另一端和所述导电片相连。

所述钻头包括一个支架和一个套在支架上并且相对于支架旋转的转子，所述的支架包括一个圆筒和位于圆筒两端的两个挡板，所述支架的一端和所述推进本体末端的螺旋推进装置相连，所述转子的一端有圆锥体，所述圆锥体外表面有螺旋齿，所述转子包括若干个相互相隔的换向片，所述的转子还包括若干条电线，所述电线的一端和一个所述换向片相连，所述的支架包括若干个电刷，所述的电刷一端和所述第一导线或第二导线连接，另一端和所述换向片滑动接触。所述钻头转子的电线，通过换向片、电刷和控制装置的电源相连。转子的电线通电后，在外磁场的作用下产生扭力，带动钻头的转子转动，转子上的圆锥体上有螺旋齿，转动的圆锥体可以在生物体内打孔，带动所述螺旋推进式医疗机器人在生物体内运动。

所述控制装置包括电源和电源开关，所述电源和所述第一导线、第二导线连接。

所述钻头还包括一个线圈，所述的线圈位于所述钻头内部，所述线圈两端和所述控制装置的电源相连接。所述的线圈在通电后，在外磁场作用下，带动钻头改变方向，从而改变钻头及推进本体的行进方向。由于线圈的电流方向和强弱都可以控制，所以可以精确控制钻头的方向，从而精确控制所述螺旋推进式医疗机器人的运动方向。

所述螺旋推进式医疗机器人还可以包括一个细管，所述细管穿过所述推进本体并与所述钻头相连，所述钻头的圆锥体上有通孔。液态药物可以通过细管和圆锥体上的通孔注射到需要的部位，也可以通过细管抽取体液。

所述螺旋推进式医疗机器人还可以包括一个光纤，所述光纤穿过所述推进本体并与所述钻头相连，所述钻头的圆锥体尖端有通孔。激光可以通过光纤照射到需要烧灼或切割部位。

所述螺旋推进式医疗机器人的挡板是圆环。

所述钻头的转子有导电片，所述转子的电线的一端和所述换向片相连，另一端和所述导电片相连。

附图说明

图1为本发明所述螺旋推进式医疗机器人的结构示意图；

图2为本发明所述螺旋推进装置及其支架的结构示意图；

图3为本发明所述螺旋推进装置的转子的结构示意图；

图4为本发明所述钻头及其支架的结构示意图；

图5为本发明所述钻头的转子的结构示意图；

具体实施方式

下面结合附图，通过对本发明的具体实施方式详细描述，将使本发明的技术方案及其他有益效果显而易见。可以理解，附图仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。

参照图1，本发明提供的螺旋推进式医疗机器人1，它包括：推进本体10、钻头20、控制装置30、第一导线40、第二导线50，推进本体10的一端和钻头20相连，所述第一导线40和第二导线50穿过所述推进本体10，所述第一导线40和第二导线50的一端和所述钻头20相连，另一端和所述控制装置30相连。

参照图1、图2、图3，推进本体10包括若干个结构相同并且首尾相连的螺旋推进装置11，螺旋推进装置11包括一个支架12和一个套在支架12上并且相对于支架12旋转的转子13，支架12包括一个圆筒121和位于圆筒两端的两个挡板122，转子13位于两个挡板122之间，转子13包括若干个相互相隔的换向片133，转子13包括若干个电线134，电线134的一端和其中一个换向片133相连，支架12包括若干个电刷123，电刷123一端和第一导线40或第二导线50连接，另一端和换向片133滑动接触，转子13外表面有螺旋齿131。

参照图1、图2、图3，控制装置30包括电源31，通过第一导线40和第二导线50为推进本体10和钻头20提供电流，电流在与外磁场的相互作用下为推进本体10和钻头20提供动力。推进本体10的螺旋推进装置11包括转子13和支架12，电流通过支架12上的电刷123、转子13的换向片133和转子的电线134，转子13的电线134在外磁场的作用下产生扭力，从而带动转子13及转子13上的螺旋齿131转动，转动的螺旋齿131在生物体内为推进本体10和钻头20提供向前或向后的推力，带动推进本体10和钻头20向前或向后运动。通过控制装置30的电源开关32，可以改变电流的大小，从而可以改变螺旋推进式医疗机器人1的运动速度，改变电流的方向可以改变螺旋推进式医疗机器人1前后运动方向。

参照图1、图2，推进本体10的螺旋推进装置11末端还包括一个软管14，推进本体10的螺旋推进装置11通过所述的软管14相互连接。由于软管14可以弯曲，所以推进本体10也可以弯曲，使得螺旋推进式医疗机器人1可以在生物体内弯曲运动。

参照图2、图3，螺旋推进装置11的转子13有导电片132，所述转子13的电线134的一端和所述换向片133相连，另一端和所述导电片132相连。

参照图1、图4、图5，钻头20包括一个支架21和一个套在支架21上并且相对于支架21旋转的转子22，支架21包括一个圆筒211和位于圆筒两端的两个挡板212，支架21的一端和推进本体10末端的螺旋推进装置11相连，转子22的一端有圆锥体221，圆锥体221外表面有螺旋齿222，转子22包括若干个相互相隔的换向片224，转子22还包括若干个电线225，所述电线225的一端和一个所述换向片224相连，所述的支架21包括若干个电刷213，所述的电刷213一端和所述第一导线40或第二导线50连接，另一端和所述换向片224滑动接触。

所述钻头20的转子22的电线225，通过换向片224、电刷213和控制装置30的电源31相连，转子22的电线225在外磁场的作用下产生扭力，带动钻头20的转子22转动，转子22上的圆锥体221上有螺旋齿222，转动的圆锥体221在生物体内打孔，带动螺旋推进式医疗机器人1在生物体内运动。

参照图1，所述控制装置30包括电源31和电源开关32，所述电源31所述第一导线40、第二导线50连接。

参照图1、图4、图5，钻头22还包括一个线圈226，线圈226位于钻头20内部，所述线圈226两端和所述控制装置30的电源31相连接。所述的线圈226在通电后，在外磁场作用下，带动钻头20改变方向，从而改变钻头20及推进本体10的行进方向。由于线圈226的电流方向和强弱都可以由电源31控制，所以可以精确控制钻头20的方向，从而精确控制螺旋推进式医疗机器人1的运动方向。

参照图1，所述螺旋推进式医疗机器人1还可以包括一个细管60，所述细管60穿过所述推进本体10并与所述钻头20相连，所述钻头20的圆锥体221上有通孔227。液态药物可以通过细管60和圆锥体221上的通孔227注射到需要的部位，也可以通过细管60抽取体液。

参照图1，在另一个实施例，上述的细管60是一个光纤，细管60穿过所述推进本体10并与所述钻头20相连，所述钻头20的圆锥体221有通孔227。激光可以通过细管60照射到需要烧灼或切割部位。

参照图2，所述螺旋推进式医疗机器人的挡板122是圆环。

参照图5，所述钻头20的转子22有导电片223，所述转子22的电线225的一端和所述换向片224相连，另一端和所述导电片223相连。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种螺旋推进式医疗机器人，其特征在于它包括：

推进本体、钻头、控制装置、第一导线、第二导线，所述推进本体的一端和所述钻头相连，所述第一导线和第二导线穿过所述推进本体，所述第一导线和第二导线的一端和所述钻头相连，另一端和所述控制装置相连；

所述推进本体包括若干个结构相同并且首尾相连的螺旋推进装置，所述的螺旋推进装置包括一个支架和一个套在支架上并且相对于支架旋转的转子，所述的支架包括一个圆筒和位于圆筒两端的两个挡板，所述的转子位于两个挡板之间，所述转子包括若干个相互相隔的换向片，所述的转子还包括若干条电线，所述电线的一端和一个所述换向片相连，所述的支架包括若干个电刷，所述的电刷一端和所述第一导线或第二导线连接，另一端和所述换向片滑动接触，所述的转子外表面有螺旋齿；

所述钻头包括一个支架和一个套在支架上并且相对于支架旋转的转子，所述的支架包括一个圆筒和位于圆筒两端的两个挡板，所述支架的一端和所述推进本体末端的螺旋推进装置相连，所述转子的一端有圆锥体，所述圆锥体外表面有螺旋齿，所述转子包括若干个相互相隔的换向片，所述的转子还包括若干条电线，所述电线的一端和一个所述换向片相连，所述的支架包括若干个电刷，所述的电刷一端和所述第一导线或第二导线连接，另一端和所述换向片滑动接触；

所述控制装置包括电源和电源开关，所述电源和所述第一导线、第二导线连接；

所述钻头还包括线圈，所述的线圈位于所述钻头内部，所述线圈两端和所述控制装置的电源相连接。

2.根据权利要求1所述的螺旋推进式医疗机器人，其特征在于，所述螺旋推进装置末端还包括一个软管，所述推进本体的螺旋推进装置通过所述的软管相互连接。

3.根据权利要求1所述的螺旋推进式医疗机器人，其特征在于，所述螺旋推进装置的转子有导电片，所述转子的电线的一端和所述换向片相连，另一端和所述导电片相连。

4.根据权利要求1所述的螺旋推进式医疗机器人，其特征在于，它还包括一个细管，所述细管穿过所述推进本体并与所述钻头相连，所述钻头的圆锥体上有通孔。

5.根据权利要求1所述的螺旋推进式医疗机器人，其特征在于，其特征在于，它还包括一个光纤，所述光纤穿过所述推进本体并与所述钻头相连，所述钻头的圆锥体尖端有通孔。

6.根据权利要求1所述的螺旋推进式医疗机器人，其特征在于，所述挡板是圆环。

7.根据权利要求1所述的螺旋推进式医疗机器人，其特征在于，所

述钻头的转子有导电片，所述转子的电线的一端和所述换向片相连，

另一端和所述导电片相连。