一种磁引导采样胶囊机器人及采样方法

技术特征：
1.一种磁引导采样胶囊机器人，其特征在于：包括内部磁体、第一柔磁性膜、第二柔磁性膜、第一胶囊壳体和第二胶囊壳体，所述第一胶囊壳体和所述第二胶囊壳体相互扣合形成内部空腔，所述内部磁体位于所述内部空腔，所述第一柔磁性膜和所述第二柔磁性膜分别位于所述内部磁体的两侧，在没有外界磁场的情况下，所述第一柔磁性膜和所述第二柔磁性膜均朝向所述内部磁体凸起，所述第一胶囊壳体上设置有第一采样孔，所述第一胶囊壳体与所述第一柔磁性膜之间形成第一采样腔，所述第二胶囊壳体上设置有第二采样孔，所述第二胶囊壳体与所述第二柔磁性膜之间形成第二采样腔。2.根据权利要求1所述的磁引导采样胶囊机器人，其特征在于：所述第一柔磁性膜靠近所述内部磁体的一侧与所述内部磁体靠近所述第一柔磁性膜的一侧相互吸引，所述第二柔磁性膜靠近所述内部磁体的一侧与所述内部磁体靠近所述第二柔磁性膜的一侧相互吸引。3.根据权利要求1所述的磁引导采样胶囊机器人，其特征在于：还包括第一磁体支撑板和第二磁体支撑板，所述第一磁体支撑板位于所述内部磁体和所述第一柔磁性膜之间，所述第一磁体支撑板的边缘与所述内部空腔的内部连接，所述第二磁体支撑板位于所述内部磁体和所述第二柔磁性膜之间，所述第二磁体支撑板的边缘与所述内部空腔的内部连接。4.根据权利要求1所述的磁引导采样胶囊机器人，其特征在于：所述第一胶囊壳体和所述第二胶囊壳体相互扣合后的外形为胶囊形。5.根据权利要求1所述的磁引导采样胶囊机器人，其特征在于：在没有外界磁场的情况下，所述第一采样腔和所述第二采样腔的气压为p1，所述内部磁体产生的梯度力其中，m为所述第一柔磁性膜或所述第二柔磁性膜的磁矩的磁矩，b为外部磁场的磁感应强度。6.根据权利要求1所述的磁引导采样胶囊机器人，其特征在于：所述第一柔磁性膜和所述第二柔磁性膜的结构相同，所述第一柔磁性膜和所述第二柔磁性膜均包括第一层结构和第二层结构，所述第一层结构采用钕铁硼微粒和聚二甲基硅氧烷的混合材料制成，所述混合材料中的所述钕铁硼微粒和所述聚二甲基硅氧烷的质量比为：2:1，所述第二层结构采用聚二甲基硅氧烷制成。7.根据权利要求1所述的磁引导采样胶囊机器人，其特征在于：所述第一胶囊壳体和所述第二胶囊壳体均采用3d打印成型的方式进行制备。8.一种采用如权利要求1-7任一项所述的磁引导采样胶囊机器人的采样方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一，将磁引导采样胶囊机器人摄入体内并进入胃部；步骤二，通过调整外部磁场与磁引导采样胶囊机器人之间的距离，使外部磁场在第一柔磁性膜或第二柔磁性膜处产生的磁感应强度小于内部磁体在同位置处产生的磁感应强度，在该状态下对磁引导采样胶囊机器人进行运动控制，到达指定的位置；步骤三，操纵外部磁场靠近磁引导采样胶囊机器人，产生远大于内部磁体对第一柔磁性膜或第二柔磁性膜产生的吸引力，第一柔磁性膜或第二柔磁性膜向外部磁场方向发生凸起，压缩第一采样腔或第二采样腔，使第一采样腔或第二采样腔内部的气压变为p2，同时由于外部磁场对内部磁体产生的梯度力，使磁引导采样胶囊机器人能够锚定在胃内壁；步骤四，快速撤去外部磁场，第一柔磁性膜或第二柔磁性膜在内部磁体的吸引下回弹，
第一采样腔或第二采样腔中的气压由p2变为p1，胃液和/或黏膜进入第一采样腔或第二采样腔；步骤五，翻转外部磁场，在磁力矩的作用下，外部磁场发生180度的翻转，外部磁场产生远大于内部磁体对第二柔磁性膜或第一柔磁性膜产生的吸引力，第二柔磁性膜或第一柔磁性膜向外部磁场方向发生凸起，压缩第二采样腔或第一采样腔，使第二采样腔或第一采样腔内部的气压变为p2，同时由于外部磁场对内部磁体产生的梯度力，使磁引导采样胶囊机器人能够锚定在胃内壁；步骤六，快速撤去外部磁场，第二柔磁性膜或第一柔磁性膜在内部磁体的吸引下回弹，第二采样腔或第一采样腔中的气压由p2变为p1，胃液和/或黏膜进入第二采样腔或第一采样腔，完成二次锚定采样。

技术总结
本发明公开了一种磁引导采样胶囊机器人及采样方法，涉及胶囊机器人技术领域，第一胶囊壳体和第二胶囊壳体相互扣合形成内部空腔，内部磁体位于内部空腔，第一柔磁性膜和第二柔磁性膜分别位于内部磁体的两侧，在没有外界磁场的情况下，第一柔磁性膜和第二柔磁性膜均朝向内部磁体凸起，第一胶囊壳体上设置有第一采样孔，第一胶囊壳体与第一柔磁性膜之间形成第一采样腔，第二胶囊壳体上设置有第二采样孔，第二胶囊壳体与第二柔磁性膜之间形成第二采样腔。本发明用于病变部位胃液和/或黏膜的采样，能够在外部磁场的作用下实现锚定采样，通过对称设置的第一采样腔和第二采样腔的设计能够实现单次入胃多次采样的操作。能够实现单次入胃多次采样的操作。能够实现单次入胃多次采样的操作。


技术研发人员：刘娜 陈子衡 任华洋 易灵杰 岳涛 刘媛媛 蒲华燕
受保护的技术使用者：上海大学
技术研发日：2022.11.16
技术公布日：2023/2/3