CN111938716A - 用于消化道内窥镜诊疗的胶囊机器人腿部装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于消化道内窥镜诊疗的胶囊机器人腿部装置；包括在腿式胶囊机器人相邻腿的伸出端设置拉伸弹簧对一组伸出腿进行连接，在一组腿中两个靠机器人内部机构直驱的主动腿之间设置非直驱而靠弹簧力伸展的从动腿来简化腿部驱动机构的结构；在机器人腿部已经伸展、弹簧被拉伸的状态下，可以在减少对肠道的伤害基础上更好的扩充肠道以便于定点停留时的疾病检查；在机器人腿部已经伸展、弹簧被拉伸的状态下，配合径向磁化的磁性外壳受外部磁力驱动的旋转动作来与弹簧接触的肠壁进行摩擦刮蹭，从而收集部分肠液或组织病灶等于弹簧内，待腿部收缩、弹簧收紧而将弹簧内存储物质封在弹簧内，从而实现活检采样。

Description

用于消化道内窥镜诊疗的胶囊机器人腿部装置

技术领域：

本发明属于内窥镜检测技术领域，更具体地，涉及一种用于消化道内窥镜诊疗的胶囊机器人腿部装置。

背景技术：

胶囊内窥镜是一种广泛用于人体消化道临床检查的电子设备，但其只有疾病检查的功能，疾病检查的目的最终是为了治疗；所以发现病灶之后进行采样活检及后续的施药治疗将成为胶囊内窥镜发展必不可少的功能。

采样活检是指从患者体内通过一定手段取出病灶组织后进行病理学检查的技术，现有采样技术主要通过内窥镜活检，会对病患造成一定的不适或造成一定的创伤，活检之后需要对病灶进行确诊，并进行有针对性的施药治疗，现有施药技术除了难以精准施药之外，还不能同时多药仓携带不同药物施药。

发明内容：

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种用于消化道内窥镜诊疗的胶囊机器人腿部装置，该用于消化道内窥镜诊疗的胶囊机器人腿部装置有利于方便进行驻点检查、活检和采样。

本发明用于消化道内窥镜诊疗的胶囊机器人腿部装置，其特征在于：包括胶囊机器人壳体和布设在胶囊机器人壳体周部的若干个沿轴向设置的凹槽，所述凹槽内铰接有伸出腿，相邻伸出腿的自由端之间连接有拉伸弹簧，所述胶囊机器人壳体上设有用于承置拉伸弹簧的环形沟槽，所述伸出腿具有外伸展和内折回两个工位，外伸展工位时使伸出腿的自由端露在胶囊机器人壳体外，内折回工位时使伸出腿整体处于凹槽内。

进一步的，上述胶囊机器人壳体上还设有磁铁，磁铁径向磁化并套于胶囊外壳或置于胶囊体内，该磁铁随外部磁场的变化实现绕轴回转。

进一步的，上述伸出腿的铰接端通过销轴绕机器人壳体的连接处回转，每个伸出腿的自由端与左、右相邻伸出腿的自由端以圆柱螺旋拉伸弹簧相连；每组的伸出腿由主动腿和从动腿组成，主动腿直接受胶囊机器人壳体内部机构的驱动，从动腿由主动腿通过拉伸弹簧带动而随主动腿一起运动；所述伸出腿自由端腿尖部分呈中间小两头大的阶梯轴状，拉伸弹簧两端的钩环钩在腿尖阶梯轴直径较小部位上；弹簧丝直径在0.1-1mm，弹簧中径0.5-1.5mm。

进一步的，在每两个相邻伸出腿自由端间优选使用一个拉伸弹簧连接；其中：一组腿所使用的拉伸弹簧的旋向全部为左旋或右旋

或者，一组腿所使用的每个拉伸弹簧同时具有左旋半弹簧和右旋半弹簧；又或者，连接主从动腿的相邻拉伸弹簧的旋向各不相同，间隔为左旋或右旋。

进一步的，在伸出腿处于内折回工位时，拉伸弹簧收缩聚拢在胶囊机器人壳体的环形沟槽内，且每段弹簧呈圆弧、一组拉伸弹簧呈整圆状，或每段弹簧呈直线状、一组拉伸弹簧形成多边形。

进一步的，一组腿中的主、从动腿整体在圆周方向均匀分布或近似均匀分布，其中：主动腿个数为2-6个，在每两相邻的主动腿中间均匀布置0-4个从动腿。

进一步的，在伸出腿伸展、拉伸弹簧拉伸的状态下，配合磁铁受外部磁场控制的旋转运动，拉伸弹簧随壳体的旋转运动以实施活检，并在拉伸弹簧收缩后将活检所得组织存储于弹簧内部中空空间中。

进一步的，收缩在环形沟槽内的弹簧内部中空空间直接存储有药物（粉末状的药物或高粘度液体药物），在拉伸弹簧随伸出腿伸展而伸长的过程中，药物洒出或流出实现释药。

进一步的，收缩在环形沟槽内的弹簧内部中空空间放置装满低粘度液体药物的药袋，在拉伸弹簧随伸出腿伸展而伸长的过程中，药袋被撕破液体药物流出实现释药。

进一步的，每一个收缩的弹簧内部中空空间放置一种药物或存放各不相同的多种药物。

本发明用于消化道内窥镜诊疗的胶囊机器人腿部装置的工作原理，在将该胶囊机器人伸入患者消化道时，各伸出腿处于内折回工位，内折回工位时伸出腿整体处于凹槽内，从而使机器人壳体可以顺畅的进入消化道，而在到达指定位置时，可以使伸出腿处于外伸展工位，外伸展工位时使伸出腿的自由端露在胶囊机器人壳体外，此时转动机器人壳体，连接在相邻伸出腿自由端之间的拉伸弹簧在转动过程中与肠壁发生摩擦，并刮蹭肠道组织使其进入拉伸弹簧的内部空间，待伸出腿收拢、拉伸弹簧收缩后将肠道活检采样的组织完全封存于弹簧内，至此，完成活检取样工作。

本发明在机器人腿部已经伸展、弹簧被拉伸的状态下，可以在减少对肠道的伤害基础上更好的扩充肠道以便于定点停留时的疾病检查；在机器人腿部已经伸展、弹簧被拉伸的状态下，配合径向磁化的磁性外壳受外部磁力驱动的旋转动作来与弹簧接触的肠壁进行摩擦刮蹭，从而收集部分肠液或组织病灶等于弹簧内，待腿部收缩、弹簧收紧而将弹簧内存储物质封在弹簧内，从而实现活检采样；或预先在弹簧内存储用于治疗的药物，在病灶处伸展腿部时，弹簧受到拉伸，药物从弹簧缝隙中洒出或流出，从而实现释药。

附图说明：

图1是本发明的胶囊机器人腿部装置的主体结构立体示意图；

图2是胶囊机器人腿部装置中左右弹簧与腿尖的一种连接结构；

图3是胶囊机器人腿部装置的弹簧初始状态（圆形）；

图4是胶囊机器人腿部装置的弹簧初始状态（多边形）；

图5是胶囊机器人腿部装置的腿部外伸时的弹簧状态；

图6是胶囊机器人腿部装置间隔使用相同旋向弹簧示意图；

图7是胶囊机器人腿部装置主从动腿排列的一种组合示意图（主从动腿非交替布置）；

图8是胶囊机器人腿部装置主从动腿排列的一种组合示意图（主从动腿数量不等）；

图9是在胶囊机器人腿部装置中放置药物的剖面示意图。

具体实施方式：

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明，应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明用于消化道内窥镜诊疗的胶囊机器人腿部装置包括胶囊机器人壳体1和布设在胶囊机器人壳体周部的若干个沿轴向设置的凹槽8，所述凹槽8内铰接有伸出腿（伸出腿由主动腿5和从动腿4组成），伸出腿铰接端通过销钉铰接在凹槽或是壳体内部，相邻伸出腿的自由端之间连接有拉伸弹簧6，所述胶囊机器人壳体上设有用于承置拉伸弹簧的环形沟槽2，所述伸出腿具有外伸展和内折回两个工位，外伸展工位时使伸出腿的自由端露在胶囊机器人壳体外，内折回工位时使伸出腿整体处于凹槽内。

上述胶囊机器人壳体上还设有磁铁3，磁铁径向磁化并套于胶囊外壳或置于胶囊体内，该磁铁随外部磁场的变化实现绕轴回转，该磁铁和壳体随外部磁场的变化实现绕轴回转是现有惯用的技术，在此不做累述。

进一步的，上述伸出腿的铰接端通过销轴绕机器人壳体的连接处回转，每个伸出腿的自由端与左、右相邻伸出腿的自由端以圆柱螺旋拉伸弹簧（当然也可以是其它类型的拉伸弹簧）相连；每组的伸出腿由主动腿5和从动腿4组成，主动腿直接受胶囊机器人壳体内部机构的驱动，从动腿由主动腿通过拉伸弹簧带动而随主动腿一起运动。

所述伸出腿自由端腿尖部分呈中间小两头大的阶梯轴状（如图2所示，当然伸出腿自由端腿尖部分还可以是其它的构造，如在腿尖部分具有通孔，在通孔侧壁具有侧孔，用于勾扣）以用于拉伸弹簧两端的钩环钩在腿尖阶梯轴直径较小部位上；弹簧丝直径在0.1-1mm，弹簧中径0.5-1.5mm。

进一步的，在每两个相邻伸出腿自由端间优选使用一个拉伸弹簧连接；其中：一组腿所使用的拉伸弹簧的旋向全部为左旋或右旋

或者，一组腿所使用的每个拉伸弹簧同时具有左旋半弹簧和右旋半弹簧；又或者，连接主从动腿的相邻拉伸弹簧的旋向各不相同，间隔为左旋或右旋（如图5、6所示）。

进一步的，在伸出腿处于内折回工位时，拉伸弹簧收缩聚拢在胶囊机器人壳体的环形沟槽2内，且每段弹簧呈圆弧、一组拉伸弹簧近似呈整圆状，或每段弹簧呈直线状、一组拉伸弹簧近似形成多边形（如图3、4所示）。

进一步的，一组腿中的主、从动腿整体在圆周方向均匀分布或近似均匀分布，其中：主动腿个数为2-6个，在每两相邻的主动腿中间均匀布置0-4个从动腿。

进一步的，在伸出腿伸展、拉伸弹簧拉伸的状态下，配合磁铁受外部磁场控制的旋转运动，拉伸弹簧随壳体的旋转运动以实施活检，并在拉伸弹簧收缩后将活检所得组织存储于弹簧内部中空空间中。

进一步的，收缩在环形沟槽内的弹簧内部中空空间直接存储有粉末状的药物或高粘度液体药物，在拉伸弹簧随伸出腿伸展而伸长的过程中，粉末状的药物洒出或高粘度液体药物流出实现释药；或者收缩在环形沟槽内的弹簧内部中空空间放置装满低粘度液体药物的药袋，在拉伸弹簧随伸出腿伸展而伸长的过程中，药袋被撕破液体药物流出实现释药。

进一步的，为了满足不同使用要求，每一个收缩的弹簧内部中空空间放置一种药物或存放各不相同的多种药物。

具体的实施例如下：

图1是按照本发明的胶囊机器人腿部装置主体的立体结构示意图，本发明的胶囊机器人可以由病人口服的，病人躺在病床上，胶囊机器人由电机提供动能，控制系统通过控制电机的正反转来控制胶囊机器人（机器人壳体为胶囊机器人的组件）的前进后退。

专利ZL201820703722.7解释了一种腿式胶囊机器人的结构，以下说明基于该专利的胶囊机器人结构，但不限于仅在该种结构的腿式胶囊机器人上应用，专利ZL201820703722.7中的伸展腿即为图1所示的主动腿5。

在图1所示，两个主动腿5中间安装一个从动腿4，从动腿4与胶囊机器人壳体3铰接的结构与主动腿5一样，而且单个从动腿4与壳体3只有这么一个连接处，但主动腿5在孔5-3处与胶囊机器人内部机构连接且在该处接受内部机构的输出动力，一组同时动作的腿中，所有腿的伸出腿尖4-1或5-1都与相邻腿的腿尖5-1或4-1用弹簧6连接，优选结构如图2所示；腿尖4-1或5-1呈两头大中间小的阶梯轴结构，中间小的轴段4-2/5-2与左右弹簧端部的钩环6-1配合，安装时左右钩环6-1都是直接卡入轴段4-2/5-2。

一组腿4或5的全部连接弹簧6都安装好后，在腿4或5全部折叠时，一组弹簧6呈图3或图4所示的初始状态，在图3中，一组弹簧6整体呈圆形，位于图1所示的沟槽2中，增加沟槽2处的槽深或减小沟槽2处的外径也可使一组弹簧6整体呈如图4所示的多边形，一组弹簧6的初始状态不管是呈现图3所示的状态还是图4所示的状态，一旦从沟槽2中出来暴露在胶囊机器人壳体3外后，整体近似呈现图5所示的多边形形状。

一组弹簧6可以使用完全相同参数的拉伸弹簧，也可以在两个相邻弹簧中使用旋向不同的弹簧，如图5中使用的弹簧6全部是参数相同的弹簧，且左半部分与右半部分的旋向不同；图6中一组弹簧6的旋向间隔为左旋或右旋。

图5与图6所示一组腿6中的主动腿与从动腿数量相同各3个，而且每两个主动腿中间放置一个从动腿，或者每两个从动腿中间放置一个主动腿。但主从动腿数量不限于各只有3个，如图7所示，主从动腿数量各4个；也不限于主从动腿数量必须相同，如图8所示，主动腿数量2个、从动腿数量4个；也不限于主从动腿必须间隔放置，如图7所示，两个主动腿中间放置的从动腿个数一侧为0、另一侧为2个。

在腿部4或5伸展、弹簧6拉伸的状态下，通过外部磁场的作用，胶囊机器人随固定在其上的径向磁化的磁壳1一起转动，弹簧6在转动的过程中与其接触的肠壁发生摩擦，并刮蹭肠道组织使其进入弹簧6的内部空间，待腿部4或5收拢、弹簧6收缩后将肠道组织完全封存于弹簧内。至此，完成活检取样功能。

吞服胶囊机器人前，预先在弹簧6内放置粉末状药物或高粘度液体药物，腿部4或5伸展、弹簧6拉伸后，药物自然洒出或流出，对附近肠道进行释药治疗。

对于低粘度液体状药物，将其密封在如图9所示的药袋7中，药袋7两端各有一个挂环7-1，挂环7-1和弹簧6的挂钩一样挂在腿尖的沟槽4-2/5-2处，腿部4或5伸展、弹簧6拉伸致使药袋7破裂，液体药物自然流出，对附近肠道进行释药治疗。

在一组弹簧6的每一个中存放不同种类或性状的药物，在腿部伸缩的过程中可以对同一病灶实施多药物联合治疗。

综上所述，本发明提供的胶囊机器人腿部装置通过在一组腿的伸出腿尖以弹簧连接，可以简化胶囊机器人结构。本方案的临床应用将有可能帮助减轻胶囊机器人在胃肠道内主动行走时或定点停留检查时对肠道的损伤，同时帮助提高检出率；或者帮助在病灶处实施活检；或者帮助在病灶处进行释药治疗。

本领域的技术人员容易理解，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 (10)

1.一种用于消化道内窥镜诊疗的胶囊机器人腿部装置，其特征在于：包括胶囊机器人壳体和布设在胶囊机器人壳体周部的若干个沿轴向设置的凹槽，所述凹槽内铰接有伸出腿，相邻伸出腿的自由端之间连接有拉伸弹簧，所述胶囊机器人壳体上设有用于承置拉伸弹簧的环形沟槽，所述伸出腿具有外伸展和内折回两个工位，外伸展工位时使伸出腿的自由端露在胶囊机器人壳体外，内折回工位时使伸出腿整体处于凹槽内。

2.根据权利要求1所述的用于消化道内窥镜诊疗的胶囊机器人腿部装置，其特征在于：所述胶囊机器人壳体上还设有磁铁，磁铁径向磁化并套于胶囊外壳或置于胶囊体内，该磁铁随外部磁场的变化实现绕轴回转。

3.根据权利要求1所述的用于消化道内窥镜诊疗的胶囊机器人腿部装置，其特征在于：所述伸出腿的铰接端通过销轴绕机器人壳体的连接处回转，每个伸出腿的自由端与左、右相邻伸出腿的自由端以圆柱螺旋拉伸弹簧相连；每组的伸出腿由主动腿和从动腿组成，主动腿直接受胶囊机器人壳体内部机构的驱动，从动腿由主动腿通过拉伸弹簧带动而随主动腿一起运动；所述伸出腿自由端腿尖部分呈中间小两头大的阶梯轴状，拉伸弹簧两端的钩环钩在腿尖阶梯轴直径较小部位上；弹簧丝直径在0.1-1mm，弹簧中径0.5-1.5mm。

4.根据权利要求1、2或3所述的用于消化道内窥镜诊疗的胶囊机器人腿部装置，其特征在于：在每两个相邻伸出腿自由端间优选使用一个拉伸弹簧连接；其中：一组腿所使用的拉伸弹簧的旋向全部为左旋或右旋

或者，一组腿所使用的每个拉伸弹簧同时具有左旋半弹簧和右旋半弹簧；又或者，连接主从动腿的相邻拉伸弹簧的旋向各不相同，间隔为左旋或右旋。

5.根据权利要求1、2或3所述的用于消化道内窥镜诊疗的胶囊机器人腿部装置，其特征在于：在伸出腿处于内折回工位时，拉伸弹簧收缩聚拢在胶囊机器人壳体的环形沟槽内，且每段弹簧呈圆弧、一组拉伸弹簧近似呈整圆状，或每段弹簧呈直线状、一组拉伸弹簧近似形成多边形。

6.根据权利要求1、2或3所述的用于消化道内窥镜诊疗的胶囊机器人腿部装置，其特征在于：一组腿中的主、从动腿整体在圆周方向均匀分布或近似均匀分布，其中：主动腿个数为2-6个，在每两相邻的主动腿中间均匀布置0-4个从动腿。

7.根据权利要求2或3所述的用于消化道内窥镜诊疗的胶囊机器人腿部装置，其特征在于：在伸出腿伸展、拉伸弹簧拉伸的状态下，配合磁铁受外部磁场控制的旋转运动，拉伸弹簧随壳体的旋转运动以实施活检，并在拉伸弹簧收缩后将活检所得组织存储于弹簧内部中空空间中。

8.根据权利要求1、2或3所述的用于消化道内窥镜诊疗的胶囊机器人腿部装置，其特征在于：收缩在环形沟槽内的弹簧内部中空空间直接存储有药物（粉末状的药物或高粘度液体状药物），在拉伸弹簧随伸出腿伸展而伸长的过程中，药物洒出或流出实现释药。

9.根据权利要求1、2或3所述的用于消化道内窥镜诊疗的胶囊机器人腿部装置，其特征在于：收缩在环形沟槽内的弹簧内部中空空间放置装满低粘度液体药物的药袋，在拉伸弹簧随伸出腿伸展而伸长的过程中，药袋被撕破液体药物流出实现释药。

10.根据权利要求1、2或3所述的用于消化道内窥镜诊疗的胶囊机器人腿部装置，其特征在于：每一个收缩的弹簧内部中空空间放置一种药物或存放各不相同的多种药物。

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