随着医疗信息技术的快速发展,医用内窥镜作为一种收集、分析信息和辅助治疗的关键医疗器械越来越受到重视,最早的医用内窥镜为硬质金属管式,在进入人体内的狭窄通道时常常给患者带来较大的创伤和痛苦,伴随着医学水平和现代电子工业技术的不断进步,逐渐出现了基于图像传感器的电子式内窥镜,以及基于光纤传导的柔性软管式内窥镜,从而大大地降低了患者的痛楚和内窥镜对人体腔道的损伤,也为整体上的微创/无创医疗技术的发展起到了很好的推动作用。然而,传统的内窥镜探头由于其整体直径较大、扫描视野范围较窄等限制无法满足对于在人体内较细特殊腔道进行高分辨率检查的需求,因此需要研究一种超细微型大扫描角的内窥镜来满足需求。本文基于柔性衬底的MEMS微细加工技术,提出了一种基于双自由度系统高阶共振模态实现大扫描角的微型医用单光纤内窥镜创新设计。设计的内窥镜主要由两部分组成:包覆有柔性驱动线圈的圆管;由光纤-磁体-重物组成的可实现高阶共振的振动组件。本文对设计的内窥镜扫描探头进行了理论分析和有限元仿真求解,首先,仿真分析了驱动线圈的关键参数,如线圈匝数、直线长度等对磁场的影响;其次,推导出光纤振动组件的固有频率以及小磁体与重物的动态响应理论模型;最后,对小磁体的位置、重物质量以及振动的频率响应进行了仿真分析,最终确定出驱动线圈和光纤振动组件的结构参数。采用MEMS平面微加工技术在柔性衬底上制作了微型驱动线圈,并通过加入封装层解决了线圈结合力的问题。搭建了基于高速摄像机和位置敏感探测器(PSD)的测试系统,并对制作的单光纤内窥镜扫描探头进行了测试。结果表明:在给驱动线圈施加1.5V的驱动电压下,光纤-磁体-重物组成的系统发生二阶共振,光纤端部的扫描幅度可达1.96mm,扫描角约为9.47°,是一阶共振频率下扫描角的三倍。在此基础上,测试中还对软管上的两组线圈同时施加符合一定要求的驱动信号,光纤端部可实现平面环形扫描。此外,采用红外热像仪,测量驱动微线圈在1.5V电压下的发热状况,其最高温度为40.6°C,可满足实际应用需求。