王皆宸　邢晓红　蒋建　韩宇航

【摘 要】针对胶囊内置镜头的运动控制的要求，设计了一种由直线超声电机驱动的内窥镜调焦机构。该直线电机为基于圆环形薄板面内非轴对称模态的螺纹型超声电机，利用有限元软件 COMSOL Multiphysics 优化了电机尺寸，测得该电机在频率38.6kHz，电压40Vpp的激励下，直线前进速度为137.3μm/s，后退速度为164.5μm/s，直线行程超过5mm。该调焦机构结构简单有良好的精密定位能力，又因采用压电超声电机驱动，该医疗设备可以与核磁共振成像MRI相兼容。

【关键词】胶囊内窥镜；调焦机构；有限元分析；超声电机

中图分类号： TB55 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2018）12-0093-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.12.040

0 引言

胶囊内窥镜突破了常规内窥镜检查的方式，无痛苦，无创伤。胶囊经患者吞服后，随着消化道的蠕动而逐渐行进，对途经的腔段，特别是常规内窥镜无法观察到的小肠部分连续拍摄并把图像数据无线传输到体外借以达到诊断目的。受制于食道大小，胶囊内窥镜的外形尺寸受到限制，通常直径10-15mm为宜，长度也不宜超过30mm，胶囊太大会对吞咽造成困难，增加患者痛苦，直径太小则会因为聚焦不到食道组织或其他杂物干扰对成像造成不利影响。传统胶囊的镜头被固定于内窥镜的端部，为了获得更高的图像质量和更大视野需要调整内置镜头的姿态。

超声电机是一种利用压电材料的逆压电效应和超声振动获得运动和力（矩）的驱动器，由定子，动子，预压力机构等部分组成。与电磁电机相比，具有以下特点：结构简单紧凑；……