Optical endoscopy is an essential technique for diagnosing disease in modern medicine. Side-viewing endoscopic probes with an embedded distal actuator that circumferentially scans an imaging light within an organ’s lumen are expected to significantly enhance the imaging ability of the probes. To this end, this work develops and experimentally analyzes an electromagnetic micro rotary actuator with a planar and hollow architecture. The actuator uses a liquid-phase bearing based on ferrofluid that is self-sustained on the magnetic rotor to eliminate complex bearing structures and enable low-friction actuation. Compared to preceding tubular designs, the planar topology allows for 83% downsizing in the actuator’s axial size, which helps preserve probe flexibility. Furthermore, the hollow design provides an unobstructed optical path through the actuator body, which removes imaging blind spots. A proof-of-concept scanner device is prototyped using flex-circuit microfabrication and 3D printing techniques for its electromechanical characterization. The prototype is successfully driven to revolve the rotor with 45° steps on a ring-shaped planar stator, which are then cycled at high frequencies to continuously spin the rotor up to a maximum rate of 2000 rpm with a device temperature below 45 °C, a safety threshold for tissue damage. The demonstrated stepwise and high-speed modes of laser scanning suggests the feasibility of the scanner design for multimodal imaging application toward advancing optical endoscope technology.

光学内窥镜检查是现代医学诊断疾病的重要技术。带有嵌入式远端致动器的侧视内窥镜探头有望在器官腔内周向扫描成像光，从而显着提高探头的成像能力。为此，本工作开发并实验分析了具有平面和中空结构的电磁微型旋转执行器。该执行器使用基于铁磁流体的液相轴承，该轴承在磁转子上自持，以消除复杂的轴承结构并实现低摩擦执行。与之前的管状设计相比，平面拓扑结构可将执行器的轴向尺寸缩小 83%，这有助于保持探头的灵活性。此外，中空设计提供了通过执行器主体的通畅光路，消除了成像盲点。使用柔性电路微制造和 3D 打印技术对概念验证扫描仪设备进行原型设计，以进行机电表征。该原型被成功驱动，转子在环形平面定子上以 45° 步长旋转，然后在高频下循环以在设备温度低于 45°C 的情况下连续旋转转子，最高转速可达 2000 rpm，组织损伤的安全阈值。所展示的激光扫描的逐步和高速模式表明扫描仪设计用于多模式成像应用的可行性，以推进光学内窥镜技术。使用柔性电路微制造和 3D 打印技术对概念验证扫描仪设备进行原型设计，以进行机电表征。该原型被成功驱动，转子在环形平面定子上以 45° 步长旋转，然后在高频下循环以在设备温度低于 45°C 的情况下连续旋转转子，最高转速可达 2000 rpm，组织损伤的安全阈值。所展示的激光扫描的逐步和高速模式表明扫描仪设计用于多模式成像应用的可行性，以推进光学内窥镜技术。使用柔性电路微制造和 3D 打印技术对概念验证扫描仪设备进行原型设计，以进行机电表征。该原型被成功驱动，转子在环形平面定子上以 45° 步长旋转，然后在高频下循环以在设备温度低于 45°C 的情况下连续旋转转子，最高转速可达 2000 rpm，组织损伤的安全阈值。所展示的激光扫描的逐步和高速模式表明扫描仪设计用于多模式成像应用的可行性，以推进光学内窥镜技术。然后在高频下循环以使转子连续旋转至最大转速 2000 rpm，设备温度低于 45°C，这是组织损伤的安全阈值。所展示的激光扫描的逐步和高速模式表明扫描仪设计用于多模式成像应用的可行性，以推进光学内窥镜技术。然后在高频下循环以使转子连续旋转至最大转速 2000 rpm，设备温度低于 45°C，这是组织损伤的安全阈值。所展示的激光扫描的逐步和高速模式表明扫描仪设计用于多模式成像应用的可行性，以推进光学内窥镜技术。