基于超声电机的食道胶囊内窥镜光扫描机构  被引量:3

Design of Light Scanning Mechanism for Esophageal Capsule Endoscope Utilizing Ultrasonic Motors

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作  者:陈加林[1] 郭明森[1] 邢晓红[2] 

机构地区:[1]南京航空航天大学机械结构力学及控制国家重点实验室,南京210016 [2]南京航空航天大学金城学院,南京211156

出  处:《振动.测试与诊断》2018年第4期744-750,共7页Journal of Vibration,Measurement & Diagnosis

基  金:国家自然科学基金资助项目(51105193);中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(NS2016007);江苏省自然科学基金资助项目(BK20131362);江苏高校优势学科建设工程资助项目(PAPD);江苏省大学生创新创业训练计划资助项目(201613655016X)

摘  要:为了实现对食道的光学相干断层成像(optical coherence tomography,简称OCT)扫描,研制了基于直线超声电机轴向运动和旋转超声电机环向扫描的内窥镜光扫描机构。其中,直线电机采用New Scale Technologies公司的squiggle?压电直线电机;旋转电机为基于圆环形薄板面外弯曲模态的中空轴超声电机,利用有限元软件COMSOL Multiphysics优化了旋转电机尺寸,测得该电机在78.5kHz,60Vp-p驱动电压的激励下转速为4 200r/min,满足调制频率200kHz激光食道OCT扫描的要求。设计了包含镜头在内的内窥镜光扫描机构,加工的胶囊内窥镜原型直径为16mm,直线行程超过5mm。因为采用压电超声电机驱动,该医疗设备可以与核磁共振成像(magnetic resonance imaging,简称MRI)相兼容。In order to achieve the optical coherence tomography(OCT)scan of the esophagus,an endoscopic optical scanning mechanism that combines longitudinal motion of a linear ultrasonic motor and circumferential scanning of a rotating ultrasonic motor is developed.The linear motor is a squiggle? piezoelectric motor form New Scale Technologies.The rotating motor is a hollow shaft ultrasonic motor which works at the out-of-plane bending mode of the circular thin plate.The finite element software COMSOL Multiphysics is used to optimize the size of the rotating motor.The motor′s speed is 4 200 r/min under the driving signal of 78.5 kHz,60 Vp-psinusoidal voltage,which can be used in the endoscope when the OCT scanning laser is modulated at the frequency of 200 kHz.The endoscopic optical scanning mechanism including the lens is designed,the diameter of the capsule endoscope prototype is 16 mm,and the linear stroke is greater than 5 mm.The medical equipment can be compatible with magnetic resonance imaging(MRI)for using piezoelectric ultrasonic motor.

关 键 词:光学相干断层成像胶囊内窥镜 光扫描机构 有限元模拟 超声电机 

分 类 号:TM356[电气工程—电机]

 

参考文献:

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引证文献:

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