CN114366175A - 胶囊机器人胃肠液取样机构 - Google Patents

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Abstract

一种胶囊机器人胃肠液取样机构，包括：外壳和与之相连的外部盖板构成的腔体以及设置于腔体内中间盖板，其中：中间盖板的两侧分别为取样舱和传动舱，设置于取样舱中的三个取样单元分别与传动舱中的传动单元相连，从而对三处的胃肠液进行取样。本发明不仅实现了单一驱动源下的单层舱室多点取样的功能，提高了检测效率，而且取样舱具有打开与闭合的功能，使得样本得以密封保存，极大降低了错检率。

Description

胶囊机器人胃肠液取样机构
技术领域
本发明涉及的是一种医疗器械领域的技术，具体是一种胶囊机器人胃肠液取样机构。
背景技术
现有适用于胶囊机器人的取样机构很难满足既要体积小又能实现多点取样以提高取样效率的要求；取样完成后不能实现密封保存，这样极易污染样本，从而导致错检。现有肠道微型机器人由于结构设计限制，无法实现各扩张腿依次交替打开闭合，当用于取样场景时将导致每次取样产生肠道扩张形变，影响取样定位的准确性的同时能耗较高且无法实现对胃肠道粘液的多点取样。
发明内容
本发明针对现有体内胶囊机器人无法实现各扩张腿独立开闭，提出一种胶囊机器人胃肠液取样机构，不仅实现了单一驱动源下的单层舱室多点取样的功能，提高了检测效率，而且取样舱具有打开与闭合的功能，使得样本得以密封保存，极大降低了错检率。
本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明涉及一种胶囊机器人胃肠液取样机构，包括：外壳和与之相连的外部盖板构成的腔体以及设置于腔体内中间盖板，其中：中间盖板的两侧分别为取样舱和传动舱，设置于取样舱中的三个取样单元分别与传动舱中的传动单元相连，从而对三处的胃肠液进行取样。
所述的传动单元包括：内齿圈以及设置于其内部的一个上层齿轮组和三个下层齿轮组，其中：内齿圈分别与下层齿轮组和上层齿轮组相啮合，三个下层齿轮组分别与相对应的取样单元同轴连接，通过驱动上层齿轮组从而带动内齿圈，内齿圈转动则依次带动三个下层齿轮组，进而实现对取样单元的依次转动驱动。
所述的内齿圈的上下两层为一体结构，上层为与上层齿轮组啮合的完整齿形，下层为与下层齿轮组啮合的不完整齿形。
所述的三个取样单元结构相同，均包括：取样棒、取样传动齿轮和活动舱盖，其中：取样传动齿轮和活动舱盖分别通过传动轴转动设置于外壳内，取样传动齿轮与取样棒相啮合，取样时，活动舱盖打开，取样棒通过外壳上的舱口伸出舱外进行取样；取样完成时，取样棒收回舱内，活动舱盖闭合密封，将胃肠液样本保存在舱内。
技术效果
本发明通过传动舱间歇性传动设计，实现了单一驱动源下的单层取样舱多点取样的功能，极大地提高了检测效率；通过齿轮联动设计与间歇传动的结合，实现了单一驱动源下的取样舱的打开与闭合的功能，使得样本得以密封保存，既减小了机构体积，又极大降低了错检率。
附图说明
图1为胶囊机器人胃肠液取样机构总体结构图；
图中：(a)为总体爆炸结构图；(b)为安装后总体示意图；
图2为取样舱及其部件结构示意图；
图中：(a)为取样舱整体结构示意图；(b)为取样棒结构示意图；(c)为活动舱盖结构示意图；
图3为传动舱及其部件结构示意图；
图中：(a)为传动舱整体示意图；(b)为内齿圈结构示意图；(c)为传动舱上层结构示意图；(d)为传动舱下层结构示意图，其中内齿圈为下层齿形剖面图；
图4为驱动器结构示意图；
图5为胶囊机器人胃肠液取样机构工作原理图；
图中：取样舱1、外壳11、取样棒12、取样齿条121、取样海绵122、取样传动齿轮13、活动舱盖14、摆动杆141、密封橡胶142、中间盖板2、传动舱3、内齿圈31、上层齿轮组32、上层主动齿轮321、上层传动齿轮322、下层齿轮组33、下层第一齿轮331、下层第二齿轮332、下层传动齿轮对333、下层第三齿轮334、传动轴4、第一滚珠5、第二滚珠6、外部盖板7、螺钉8、驱动器9、步进电机91、减速器92、输出轴93。
具体实施方式
如图1(a)所示，为本实施例涉及的一种胶囊机器人胃肠液取样机构，包括：外壳11和与之相连的外部盖板7构成的腔体以及设置于腔体内中间盖板2，其中：中间盖板2的两侧分别为取样舱1和传动舱3，设置于取样舱1中的三个取样单元分别与传动舱3中的传动单元相连，从而对三处的胃肠液进行取样。
所述的三个取样单元结构相同，均包括：取样棒12、取样传动齿轮13和活动舱盖14，其中：取样传动齿轮13和活动舱盖14分别通过传动轴转动设置于外壳11内，取样传动齿轮13与取样棒12啮合；取样时，活动舱盖14打开，取样棒12通过外壳11上的舱口伸出舱外进行取样；取样完成时，取样棒12收回进舱内，同时活动舱盖14闭合密封，将胃肠液样本保存在舱内。
如图2(b)所示，所述的取样棒12包括：取样齿条121和固定在其首部的取样海绵122；取样齿条121与取样传动齿轮13构成齿轮齿条副，取样海绵122用于吸取保存胃肠液。
如图2(c)所示，所述的活动舱盖14包括：摆动杆141和用于密封取样舱舱口的密封橡胶142。
所述的传动单元包括：内齿圈31以及设置于其内部的一个上层齿轮组32和三个下层齿轮组33，其中：内齿圈31分别与下层齿轮组33和上层齿轮组32相啮合，三个下层齿轮组33分别与相对应的取样单元同轴连接，通过驱动单个上层齿轮组32从而带动内齿圈31，内齿圈31转动则依次带动三个下层齿轮组33进而实现对取样单元的依次转动驱动。
如图3(a)所示，所述的内齿圈31的上下两层为一体结构，上层为完整齿形，下层为不完整齿形。
如图3(b)所示，所述的上层齿轮组32包括：上层主动齿轮321和上层传动齿轮322。
如图3(c)所示，所述的下层齿轮组33包括下层第一齿轮331、下层第二齿轮332、下层传动齿轮对333和下层第三齿轮334，其中：下层第一齿轮331通过传动轴4与取样传动齿轮13相连并固定，下层第二齿轮332与活动舱盖14相连并固定。
所述的内齿圈31与中间盖板2和外部盖板7之间设有滚珠层5、6以减小内齿圈31相对转动的摩擦力。
如图4所示，所述的胶囊机器人胃肠液取样机构上进一步设有驱动器9，该驱动器9与传动单元的上层齿轮组32相连，从而带动内齿圈31转动。
所述的驱动器9包括：步进电机91、减速器92和输出轴93，上层主动齿轮321相连。
如图5所示，本装置工作原理为：驱动器9驱动与其相固定的上层主动齿轮321旋转，通过上层传动齿轮322与带动内齿圈31上层完整齿形的啮合，从而带动整个内齿圈31的转动；内齿圈31下层的不完整齿形随之与下层齿轮组33啮合，首先与A舱的下层第一齿轮331啮合，通过与其相固定的取样传动齿轮13，进而驱动A舱的取样棒12向舱外运动，同时与下层第二齿轮332相固定的活动舱盖14转动打开，从而使得取样棒12能够伸出舱外吸取胃肠液；取完样本后，控制驱动器9继续转动一个角度，内齿圈31下层的不完整齿形与下层第一齿轮331脱开啮合，并与下层第三齿轮334进行啮合，通过下层传动齿轮对333，驱动下层第一齿轮331和下层第二齿轮332反向转动，从而使得取样棒12收回舱内，活动舱盖14回转，盖上舱门完成密封，以保存胃肠液样本防止污染。当进行到第二处取样时，控制驱动器9带动内齿圈31继续转动一个角度，与A舱的下层第三齿轮334脱开啮合，并与B舱的下层第一齿轮331啮合，重复上述过程。以上过程，各阶段需要通过控制步进电机91旋转相应的圈数来实现驱动器9转动一个相应的角度。
上述具体实施可由本领域技术人员在不背离本发明原理和宗旨的前提下以不同的方式对其进行局部调整，本发明的保护范围以权利要求书为准且不由上述具体实施所限，在其范围内的各个实现方案均受本发明之约束。

Claims (5)

1.一种胶囊机器人胃肠液取样机构，其特征在于，包括：外壳和与之相连的外部盖板构成的腔体以及设置于腔体内中间盖板，其中：中间盖板的两侧分别为取样舱和传动舱，设置于取样舱中的三个取样单元分别与传动舱中的传动单元相连，从而对三处的胃肠液进行取样；
所述的传动单元包括：内齿圈以及设置于其内部的一个上层齿轮组和三个下层齿轮组，其中：内齿圈分别与下层齿轮组和上层齿轮组相啮合，三个下层齿轮组分别与相对应的取样单元同轴连接，通过驱动上层齿轮组从而带动内齿圈，内齿圈转动则依次带动三个下层齿轮组，进而实现对取样单元的依次转动驱动；
所述的内齿圈的上下两层为一体结构，上层为完整齿形，下层为不完整齿形。
2.根据权利要求1所述的胶囊机器人胃肠液取样机构，其特征是，所述的三个取样单元结构相同，均包括：取样棒、取样传动齿轮和活动舱盖，其中：取样传动齿轮和活动舱盖分别通过传动轴转动设置于外壳内，取样传动齿轮与取样棒相啮合；取样时，活动舱盖打开，取样棒通过外壳上的舱口伸出舱外进行取样；取样完成时，取样棒收回舱内，同时活动舱盖闭合密封，将胃肠液样本保存在舱内。
3.根据权利要求2所述的胶囊机器人胃肠液取样机构，其特征是，所述的取样棒包括：取样齿条和固定在其首部的取样海绵；取样齿条与取样传动齿轮构成齿轮齿条副，取样海绵用于吸取保存胃肠液。
4.根据权利要求2所述的胶囊机器人胃肠液取样机构，其特征是，所述的活动舱盖包括：摆动杆和用于密封取样舱舱口的密封橡胶。
5.根据权利要求1所述的胶囊机器人胃肠液取样机构，其特征是，所述的上层齿轮组包括：上层主动齿轮和上层传动齿轮；所述的下层齿轮组包括下层第一齿轮、下层第二齿轮、下层传动齿轮对和下层第三齿轮，其中：下层第一齿轮通过传动轴与取样传动齿轮相连并固定，下层第二齿轮与活动舱盖相连并固定。
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