专利名称：人体内用微驱动器的制作方法
技术领域：
本发明属于生物微机电领域，具体涉及一种人体内用微驱动器。
背景技术：
人体内用微驱动器是微机电系统(MEMS)技术在生物医学领域上的应用，即生物微机电 系统(BioMEMS)领域。
由于微驱动器耗能较大，已超过现有微电池的容量，因此需要用其他方式来提供能量。 目前主要有两类形式 一类是有线形式，即通过电线向压电马达、形状记忆合金等微驱动器 提供电能，但是该方法在人体内显然不合适。另一类是无线(无缆)形式，又分为电磁感应 和外磁场供能两种方式前一种是在人体外设置发射线圈，在人体内设置接受线圈，利用电 磁感应，使人体内的微驱动器动作；或者利用电磁感应加热液体，利用石蜡热膨胀实现微驱 动。后一种则是在人体外设置磁场，在人体内设置超磁致伸縮材料、铁磁橡胶、NdFeB磁铁 等作微驱动器，用外磁场控制人体内磁体动作。这些无线(无缆)形式主要存在结构复杂、 控制复杂的问题，并且由于电磁场、磁场具有方向性，使得微驱动器在人体内使用时动作效 果难以保证。
发明内容
本发明的目的是克服上述问题，提供一种结构简单、效果较好的利用人体外超声供能的 人体内用微驱动器。
实现本发明目的的技术方案是 一种人体内用微驱动器，包括不锈钢管、不锈钢杆以及 橡胶管；所述橡胶管外套在所述不锈钢管上；所述不锈钢管的一端封闭，另一端的管口设有 外螺纹，所述不锈钢管通过该外螺纹连接一密封盖，所述密封盖上设有通孔；所述不锈钢管 靠近密封盖的一端里面设有密封环；所述不锈钢杆的一端穿过所述密封盖的通孔进入不锈钢 管内，且位于不锈钢管内的一端设有防止不锈钢杆滑出不锈钢管的阻挡部，位于不锈钢管外 的一端通过螺纹连接有不锈钢惯性块；所述不锈钢管的内腔充有高热膨胀系数液体；所述橡 胶管与所述不锈钢管之间所形成的空腔中充有高超声吸收系数液体；所述橡胶管与所述不锈 钢管的接触处由粘结剂密封。所述橡胶管的材料为医用RTV硅橡胶。所述密封盖和密封环的材料均为聚四氟乙烯。所 述高热膨胀系数液体为食用橄榄油。所述高超声吸收系数液体为食用花生油。所述粘结剂为 医用硅橡胶粘结剂。
本发明具有积极的效果(1)本发明采用体外超声无缆供能，相对有线供能、电磁感 应、外磁场供能，更适宜人体内使用。因为超声对人体的影响要远小于电磁感应，并且作为 热膨胀型的微驱动器，用超声可以获得较大的位移和输出力。(2)本发明的控制远比其他
方法简单，只需控制超声声强即可。对微驱动器在人体内的实际位置、运动的检测非常方便 。结构简单，制造方便，再加上超声技术非常成熟，使得成本远低于目前各种形式的微驱动
器。(3)本发明的所有材料均为医用材料，使得安全性得到保证。使用过程中即使出现花 生油、橄榄油的泄露，对人体的影响也很小。
图l为本发明的人体内用微驱动器的结构示意图； 图2为本发明的微驱动器的使用示意图。 上述附图中的标记如下
不锈钢管l、不锈钢杆2、阻挡部2-l、橡胶管3、密封盖4、密封环5、高热膨胀系数液体 (食用橄榄油)6、高超声吸收系数液体(食用花生油)7、粘结剂8、不锈钢惯性块9、人体 组织IO、超声耦合液ll、超声波发射头12、相关设备13。
具体实施方式
(实施例l)
见图l，本实施例的人体内用微驱动器包括不锈钢管l、不锈钢杆2、橡胶管3、密封盖4 、密封环5、高热膨胀系数液体6、高超声吸收系数液体7和不锈钢惯性块9。
所述不锈钢管l的下端由底板封闭，上端的管口上设有外螺纹。所述不锈钢杆2设有位于 上端头的外螺纹，还设有位于下端的阻挡部2-l。橡胶管3的形状为带有上底面和下底面的管 子，橡胶管3的上底面和下底面均开有通孔。密封盖4的周边侧板设有内螺纹，盖板中央设有 通孔。不锈钢惯性块9的中央设有内螺纹。
橡胶管3的直径大于不锈钢管1的直径，不锈钢管1依次穿过橡胶管3的下底面和上底面的 通孔，而使得橡胶管3同轴线套在不锈钢管1上。将高超声吸收系数液体7存放在橡胶管3与不 锈钢管l之间所形成的空腔中。所述橡胶管3与所述不锈钢管1的接触处由粘结剂8密封。不锈钢管1的内腔中存放有高热膨胀系数液体6 。不锈钢杆2的上端依次向上穿过密封环5 和密封盖4的通孔。再由不锈钢杆2的下端伸入不锈钢管1内，且浸入高热膨胀系数液体6中； 密封环5则由其内侧面与不锈钢杆2的侧面相接触，由其外侧与不锈钢管l的位于上部的内壁 密闭固定连接；密封盖4由其周边侧板上的内螺纹旋合在不锈钢管1的上端管口的外螺纹上， 从而使得不锈钢杆2与密封环5的关系为阻尼式滑动连接。不锈钢惯性块9由其内螺纹旋合在 不锈钢杆2的上端的外螺纹上。由于不锈钢杆2受到结构的限制，尺寸难以调节，而该不锈钢 惯性快9可以调节其伸出的速度以及其质量。
各组件均采用生物材料制成，其中不锈钢管l、不锈钢杆2和不锈钢惯性块的材料均为医 用不锈钢材料，橡胶管3的材料为医用RTV硅橡胶，密封盖4和密封环5的材料均为聚四氟乙烯 ，粘结剂8的材料为医用硅橡胶。医用RTV硅橡胶是一种高频率、透声性能最好的材料，而高 超声吸收系数液体7和高热膨胀系数液体6必须对人体无害。高超声吸收系数液体7可以选用 食用花生油，其超声吸收系数远大于人体组织。而高热膨胀系数液体6可以选用食用橄榄油
见图2，本实施例的人体内用微驱动器使用时，还需要一些人体外的组件，包括超声波 发射头12及相关设备13。该相关设备13主要用于超声波的发生、控制、检测以及显示。超声 波发射头12及相关设备13的设计参考医用超声诊断、治疗仪器。为适应人体不同组织、器官 的需要，可按照医用超声诊断、治疗的频率，配置多个超声波发射头，从而得到不同的超声 频率。
例如，本实施例的人体内用微驱动器用于肠道检査时，先对被检査者按照B超肠道检査 进行相关准备。
然后完成本实施例的人体内微驱动器的装配(根据人体肠道的情况确定其直径和长度) ，注入食用花生油7、食用橄榄油6，密封，即便有所泄露，对人体也是无害的。按照现有的 消化道检査胶囊工作方式，将整个微驱动器吞入口内，使其沿消化系统进入肠道。
接着在人体组织lO表面涂上超声检査所用的超声耦合液ll，用超声波发射头12检测该微 驱动器在肠道中的位置。由于医用不锈钢的声阻抗和人体组织以及医用RTV硅橡胶、食用花 生油、食用橄榄油等差别很大，因此在医用不锈钢的界面上，超声波几乎全部反射，再加上 该微驱动器的形状相对规则，因此该微驱动器在肠道中的位置很容易被检测到。参考B超检 査，选择超声波频率为3.5MHz的超声波发射头，发射脉冲超声，脉宽0.5s，脉间ls，超声波 声强为2W/cm2。
用设备13向人体内发射超声波，超声波经过超声耦合液11和人体组织10进入医用RTV硅橡胶管3内，并被管内的食用花生油7吸收，转换为热量，使食用花生油7温度升高。热量经 过薄壁不锈钢管1传递至食用橄榄油6，使食用橄榄油6受热膨胀，从而驱使不锈钢杆2克服与 密封环5之间的摩擦力而向密封环5—端移动，使得不锈钢杆2的体积的一部分从不锈钢管1内 移动至不锈钢管l外，从而使得也不锈钢惯性块9向外伸出一段距离。
然后停止发射超声波，食用橄榄油6的热量向外散失，因为不锈钢管l的侧壁外有花生油 7包覆故而散热较慢，而不锈钢管l的底部则散热较快，此时由于该部分的食用橄榄油6的体 积收縮较大，从而在外部压力的作用下，使得不锈钢惯性块9带动不锈钢杆2向不锈钢管1内 移动，直至内外压力基本平衡，也即不锈钢惯性块9收回。重复以上过程，即可实现微驱动 器的动作。
不锈钢杆2设置阻挡部2-l可以防止不锈钢杆2滑出不锈钢管l 。
权利要求
1、一种人体内用微驱动器，其特征在于包括不锈钢管(1)、不锈钢杆(2)以及橡胶管(3)；所述橡胶管(3)外套在所述不锈钢管(1)上；所述不锈钢管(1)的一端封闭，另一端的管口设有外螺纹，所述不锈钢管(1)通过该外螺纹连接一密封盖(4)，所述密封盖(4)上设有通孔；所述不锈钢管(7)靠近密封盖(4)的一端里面设有密封环(5)；所述不锈钢杆(2)的一端穿过所述密封盖(4)的通孔进入不锈钢管(1)内，且位于不锈钢管(1)内的一端设有防止不锈钢杆(2)滑出不锈钢管(1)的阻挡部(21)，位于不锈钢管(1)外的一端通过螺纹连接有不锈钢惯性块(9)；所述不锈钢管(1)的内腔充有高热膨胀系数液体(6)；所述橡胶管(3)与所述不锈钢管(1)之间所形成的空腔中充有高超声吸收系数液体(7)；所述橡胶管(3)与所述不锈钢管(1)的接触处由粘结剂(8)密封。
2、 根据权利要求l所述的人体内用微驱动器，其特征在于所述橡胶管(3)的材料为 医用RTV硅橡胶。
3、 根据权利要求l所述的人体内用微驱动器，其特征在于所述密封盖(4)和密封环 (5)的材料均为聚四氟乙烯。
4、 根据权利要求l所述的人体内用微驱动器，其特征在于所述高热膨胀系数液体(6 )为食用橄榄油。
5、 根据权利要求l所述的人体内用微驱动器，其特征在于所述高超声吸收系数液体 (7)为食用花生油。
6、 根据权利要求l所述的人体内用微驱动器，其特征在于所述粘结剂(8)为医用硅橡胶粘结剂。
全文摘要
本发明公开了一种人体内用微驱动器，包括不锈钢管、不锈钢杆以及橡胶管。所述橡胶管外套在所述不锈钢管上。所述不锈钢管的一端封闭，另一端的管口设有外螺纹，所述不锈钢管通过该外螺纹连接一密封盖，所述密封盖上设有通孔。所述不锈钢管靠近密封盖的一端里面设有密封环。所述不锈钢杆的一端穿过所述密封盖的通孔进入不锈钢管内，且位于不锈钢管内的一端设有防止不锈钢杆滑出不锈钢管的阻挡部，位于不锈钢管外的一端通过螺纹连接有不锈钢惯性块。本发明结构简单，制造方便，采用体外超声无缆供能，相对有线供能、电磁感应、外磁场供能，更适宜人体内使用。
文档编号A61B8/12GK101564308SQ20091030325
公开日2009年10月28日 申请日期2009年6月15日 优先权日2009年6月15日
发明者浏 刘 申请人:江苏技术师范学院