一種微型血管探測機器人的制作方法

本實用新型屬于壓電驅動的微型機器人技術領域，具體指代一種微型血管探測機器人。

背景技術：

通過探測血管里的血流信息、成分以及血管生理狀態來分析病人的病情是目前醫學成像領域研究的熱點。目前，常用的探測方式是通過超聲、OCT、光聲以及核磁共振等非入侵式的方法獲得血管內的各項生理信息。盡管非接觸式的探測方式不會對人體造成損傷，但是所探測的信息卻是有限的，特別是對于深層次的病癥，無法獲得全面的病理資料。為了能夠準確無誤的找到病理特征并進行有針對性的治療，入侵式病理探測方式使得成為了可能。微創入侵方法的發明不但降低了病人的痛苦，同時也提高了病理檢測水平。基于血管的尺寸限制，各種微型機器人相繼被提出，但是如何避免對血管的損傷仍然沒有很好地解決方法。雖然納米機器人的研制給入侵式探測方法提供了新的可能，但是畢竟受到納尺度的影響，所得到的探測信息是有限的。

技術實現要素：

針對于上述現有技術的不足，本實用新型的目的在于提供一種微型血管探測機器人，以解決現有技術中入侵式病理探測方式不能夠很好的解決對血管損傷的問題，以及納米機器人探測所得到的探測信息是有限的等問題。

為達到上述目的，本實用新型的一種微型血管探測機器人，包括殼體、若干片壓電薄膜、探頭以及電源/信號收集系統，所述的殼體是一個一端開口、另一端封閉的鐘狀空腔弧形薄壁彈性結構，且該封閉端連接上述電源/信號收集系統，該電源/信號收集系統連接探頭；上述的壓電薄膜成對且對稱設置在靠近殼體的封閉端的外壁上。

優選地，所述的壓電薄膜的長度方向與殼體的長度方向一致。

優選地，所述的探頭包含超聲-光學-OCT復合探測系統。

優選地，所述電源/信號收集系統包含給所述壓電薄膜和探頭供電以及收集探頭系統的信息的電源和信號收集裝置。

本實用新型的有益效果：

本實用新型利用壓電耦合結構實現自由運動，具有結構簡單、緊湊、抗壓、能耗低、無噪聲、控制簡單等優點；提高了入侵式病理探測方法的準確度，同時降低病人的痛苦。

附圖說明

圖1繪示微型血管探測機器人的結構示意圖；

圖2繪示微型血管探測機器人的工作原理圖；

其中，1為殼體，2為壓電薄膜，3為探頭，4為電源/信號收集系統，1.1a為鐘狀殼體在受迫振動下的縮短狀態，1.1b為鐘狀殼體在受迫振動下的伸長狀態。

具體實施方式

為了便于本領域技術人員的理解，下面結合實施例與附圖對本實用新型作進一步的說明，實施方式提及的內容并非對本實用新型的限定。

參照圖1所示，本實用新型的一種微型血管探測機器人，包括殼體1、若干片壓電薄膜2、探頭3以及電源/信號收集系統4，所述的殼體1是一個一端開口、另一端封閉的鐘狀空腔弧形薄壁彈性結構；且該封閉端連接上述電源/信號收集系統4，該電源/信號收集系統4連接探頭3；上述的壓電薄膜2成對且對稱設置在靠近殼體1的封閉端的外壁上，并且壓電薄膜2 的長度方向和殼體1的長度方向一致，所述壓電薄膜2沿厚度方向極化，空腔外壁表面的成對且對稱壓電薄膜的極化方向均朝法線方向，并且極化方向一致同時朝外或者同時朝內。

其中，所述的探頭包含超聲-光學-OCT復合探測系統；利用超聲-光聲-OCT復合探測系統可以實時精確的將血管內的病理情況以及血管壁上的病理情況探測清楚，并且確定具體的病灶位置。

其中，所述電源/信號收集系統包含電源和信號收集裝置，用于給所述壓電薄膜和探頭供電以及收集探頭系統的信息。

通過施加電信號，激勵對稱設置的壓電薄膜2同時沿著其長度方向伸長或者縮短，從而驅動殼體1同時隨著壓電薄膜的伸長/縮短而伸長/縮短，以改變殼體內空腔的容積變化。

本實用新型的微型血管探測機器人的工作原理如下：

通過施加電信號，激勵對稱設置的壓電薄膜同時沿著其長度方向伸長或者縮短，從而驅動殼體同時隨著壓電薄膜的伸長/縮短而伸長/縮短，以改變殼體內空腔的容積變化；

當對成對壓電薄膜同時施加相同的電信號激勵殼體在受迫振動的狀態下沿著長度方向產生縮短變化，空腔內的容積將變大，外界的血液將從開口進入空腔中；當成對壓電薄膜被激勵沿著長度方向伸長，殼體也將沿著長度方向伸長，從而導致空腔內的容積減小，使得血液從空腔中排出。根據動量定理，當將血液排出空腔時，微型血管探測機器人會朝排血的反方向產生運動或者運動趨勢；當壓電薄膜在高頻振動下激勵殼體產生高頻的伸長/縮短，致使空腔內的血液不斷連續的被排出，從而推動整個微型血管探測機器人在血管內向前游動。

下面以四片壓電薄膜作為例子進行說明：

當對四片成對且對稱設置在鐘狀殼體端部的壓電薄膜施加完全相同且無相位差的正弦激勵信號時，如圖2所示，在時，施加的激勵電信號使壓電薄膜從原長狀態變為收縮狀態并且沿長度方向縮短，同時驅動殼體亦沿長度方向伸縮，導致殼體端部開口變大，空腔內的容積變大，見圖2中1.1a為鐘狀殼體在受迫振動下的的縮短狀態，血管內的血液進入空腔內；在過程中，壓電薄膜由縮短狀態恢復至原長，殼體也從縮短狀態恢復至原長，此過程中空腔內的容積從最大開始變小直至恢復初始狀態，因此在殼體開口端連續排出血液；在內，壓電薄膜受激從原長狀態伸長至最大值，同時殼體也沿長度方向伸長至最大，此過程中空腔內的容積持續變小，見圖2中1.1b為鐘狀殼體在受迫振動下的伸長狀態，因此殼體端部連續噴出血液；在時，壓電薄膜從最長狀態恢復至原長，此時殼體也沿著長度方向恢復至原長，空腔內的容積慢慢變大，血管內的血液再次持續進入空腔內，直至整個系統回復至平衡狀態，至此一個周期結束。微型血管探測機器人通過一個周期連續交錯的改變殼體空腔內的容積差實現殼體端部的進血排血從而提供整個系統向前運動的動力。

本實用新型具體應用途徑很多，以上所述僅是本實用新型的優選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以作出若干改進，這些改進也應視為本實用新型的保護范圍。