外磁场驱动胶囊内窥镜的驱动磁场线圈设计研究

摘要

光纤内窥镜和电子摄像内窥镜的广泛临床应用，消化道疾病的诊疗朝着微创、无创方向发展。然而，这些传统内窥镜产生的疼痛和不适导致病人身体僵硬而不能到达小肠等部位，由此胶囊内窥镜运用而生。但是，无线胶囊内窥镜只能随蠕动波和重力被动地运行，这就限制了医生诊断的彻底性和有效性。 为了解决这个问题，提出了多种用于无线胶囊内窥镜的驱动机构，主要有采用仿生学研制的微型驱动机构，如尺蠖状和蚯蚓状微型驱动机构、多足微型驱动机构等；采用微电机的驱动机构；通过胶囊释放电流刺激肠道蠕动来控制胶囊的方法；以及采用外磁场驱动的方式。其中外磁场驱动方式具有结构简单紧凑、驱动力和速度可控性强、对人体安全性高等优点，也是目前的研究热点。 为更加合理的实现由外磁场驱动胶囊内窥镜所需的磁场，本论文研究分析了外部线圈的设计方法：针对人体的外形结构对目标磁场在柱坐标系中进行分解，通过目标场法反解出电流密度分布，并通过离散得到实际线圈的位置和电流大小。用此方法设计了一个方案，用有限元软件进行建模验证，计算了磁体转矩的大小，并与预计的理想转矩进行对比，同时分析了均匀磁场范围的大小，分析了线圈结构的可行性。结果表明在预先假设的目标区域内永磁体可以在任意平面内产生均匀转矩。

目录

文摘

英文文摘

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致谢

第一章绪论

第二章基于目标场法的线圈设计方法

第三章数值仿真分析

第四章无线内窥镜驱动外磁场的设计与3D分析

总结与展望

参考文献

攻读硕士期间完成的论文