人體胃腸道取樣微機(jī)器人的設(shè)計(jì)與研究.pdf

1、近年來(lái)，微機(jī)電系統(tǒng)在生物醫(yī)學(xué)方面的研究應(yīng)用是國(guó)際上熱門(mén)研究話題。尤其是以色列GIVEN IMAGING公司推出的M2A膠囊胃鏡的臨床應(yīng)用更是為這方面的進(jìn)一步研究增加了信心。針對(duì)膠囊胃鏡不能進(jìn)行鏡下活檢，而迄今為止醫(yī)學(xué)上還沒(méi)有一種能夠解決小腸無(wú)創(chuàng)取樣的方法，本文提出了一種體外磁控吸取式胃腸道取樣微膠囊的設(shè)計(jì)研究，它將為醫(yī)學(xué)上解決這一難題提供一種有效的途徑。 本文第二章在總結(jié)分析國(guó)內(nèi)外消化道微機(jī)器人的研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，提出了一種新型

2、的無(wú)創(chuàng)胃腸道取樣的總體設(shè)計(jì)方案。從研究胃腸道蠕動(dòng)特性入手，微膠囊在體內(nèi)運(yùn)行的方式采用依靠胃腸道自然蠕動(dòng)的被動(dòng)驅(qū)動(dòng)方式。設(shè)計(jì)了以紐扣電池為能源，依靠微電磁擋板驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)取樣小孔的啟閉，以吸附纖維為取樣執(zhí)行元件的吸取式取樣微膠囊。提出了一種無(wú)線磁控定位的方法，通過(guò)在體外患處附近放置永磁鐵，控制體內(nèi)膠囊取樣的開(kāi)始。試驗(yàn)測(cè)試表明，該微膠囊能夠較好地完成胃腸道定位取樣功能。 第三章以電磁學(xué)理論為基礎(chǔ)，從MAXWELL方程組的積分形式和微

3、分形式出發(fā)分析穩(wěn)定電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)分布情況和不同磁介質(zhì)界面磁場(chǎng)強(qiáng)度和磁力線的分布，從能量的角度分析計(jì)算直流通電螺線管磁場(chǎng)中的電磁吸力，并用ANS YS分析軟件對(duì)電磁場(chǎng)進(jìn)行耦合分析，從理論角度分析擋板電磁驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)性能，并對(duì)其進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證。 第四章從毛細(xì)現(xiàn)象和表面張力的角度分析取樣執(zhí)行元件的取樣原理，從理論方面定性地討論這種取樣方法的合理性。然后從接觸角、浸潤(rùn)的角度分析膠囊外殼材料選擇的一個(gè)重要準(zhǔn)則。 最后一章用試驗(yàn)的方