无线胶囊内窥镜（简称胶囊内镜）是一种具有诊断功能的新型医疗消化道检查技术。受检者通过吞服胶囊的方式摄入可控微型胶囊,检查者即可对受检对象的消化道进行诊断及治疗。胶囊内镜避免了传统管式内窥镜存在的交叉感染、二次创伤等隐患,降低了检查过程中的痛感,同时拓宽了诊察视野和检测广度。磁驱动胶囊内镜在临床医学领域具有良好的发展和应用前景。但目前存在检测周期长,续航时间短,检测部位受限,病灶定点诊察困难以及精准定位难等亟待解决的问题。本文以外部磁源驱动控制的微型胶囊内窥镜为研究对象,在人体粘弹性组织及黏性液体存在的消化道环境中,对胶囊的外形优化、磁驱动力的特性、驱动磁源及其磁场特性进行了一系列相关研究,主要内容包括:基于食道组织的吞咽过程及其粘弹性本构模型,建立了胶囊内镜在人体食道内运动的摩擦阻力模型。对胶囊在食道中运动状态下,胶囊的几何和运动参数与食道壁受力和胶囊受力的关系进行了探究。并以胶囊结构参数和运动参数作为变量,设计了₉L3³正交模拟实验组,进行了胶囊在粘弹性食道模型中的有限元瞬态仿真模拟。同时提出了损伤应力?₀作为评定胶囊对食道损伤程度的参数指标,对结果进行了极方差分析,获得了形状系数?_h、胶囊外径_aD对食道应力的影响及其显著性。基于胶囊在肠道中的运动阻力模型,展开了磁控胶囊在黏性流体与粘弹性肠道壁耦合环境下的驱动特性研究。首先,提出了胶囊在肠道内的运动阻力模型;其次在质构仪上进行了离体猪肠道壁的质地剖面分析（TPA）实验和穿刺实验,测定并分析其物性参数;结合获取的肠道物性参数,对2种外形的胶囊在不同动力黏度?及肠道内径D的流固耦合肠道环境下进行了仿真,分析了胶囊受力、肠道壁应力应变、粘性流体的数值特点;最后给出了胶囊的驱动特性与肠道的结构参数之间的关系。针对外部永磁体（EPM）控制胶囊内部永磁体（IPM）的驱动特性进行了研究。首先以U型EPM为例,给出了磁驱动的控制原理、控制条件,并提出了永磁体间的3种控制姿态;建立了在外磁场存在的条件下,轴向和径向磁化分布的柱状IPM的空间受力模型;在提出的理论基础之上,通过磁场仿真分析了EPM与IPM的相对位置参数对驱动电磁力、力矩大小的影响;并对EPM进行了外形优化仿真以提升胶囊的驱动力;并通过肠道磁流固耦合仿真,分析了非磁性固体场和流体场对EPM磁场的影响。通过以亥姆霍兹线圈为固定磁源控制胶囊的磁驱动特性分析,建立了亥姆霍兹线圈组模型。首先,阐述了电磁驱动胶囊的基本原理及驱动特点,给出了相应线圈的磁场模型;分析了亥姆霍兹线圈的通电磁场特性,并通过电磁仿真测定了单组线圈产生空间均匀磁场的条件;建立了一种实际应用较多的方形线圈磁场模型。基于以上研究,结合电磁防护的安全标准,设计了2组正交亥姆霍兹线圈组模型;最后,通过在电磁场中通过施加具有π/2个相位差的谐波电流,产生可驱动胶囊的空间旋转磁场,验证了空间旋转磁场驱动方式的可行性。