CN112998637A - 一种基于旋转和冲击双驱动模式的自推进式胶囊内窥镜 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种基于旋转和冲击双驱动模式的自推进式胶囊内窥镜，包括：图像采集模块，用于采集肠道内的图像；驱动模块，包括旋转单元和冲击单元，所述旋转单元用于破除肠道内的阻碍物，所述冲击单元用于提供胶囊对肠道壁面冲击的驱动力；控制模块，用于接收外部信号、控制驱动模块的启停以及实时反馈图像采集模块采集的图像信息；供能模块，用于给图像采集模块、驱动模块和控制模块提供能量；胶囊壳体，用于承载图像采集模块、驱动模块、控制模块和供能模块。本发明赋予胶囊更强的自推进能力，在不需要清除肠道内食物的情况下，同样能够实现胶囊在肠道中的移动，从而解除了受检查者在内窥镜检查前需要服用大量电解质溶液的痛苦。

Description

一种基于旋转和冲击双驱动模式的自推进式胶囊内窥镜
【技术领域】
本发明涉及肠道检测技术领域，尤其涉及一种基于旋转和冲击双驱动模式的自推进式胶囊内窥镜。
【背景技术】
对于医疗检测技术而言，在提升医疗诊断准确度的同时，减轻病人在检查时受到的痛苦一直是其发展的主要方向。在众多的医疗检查中，胃肠道检查无疑是最令病患感到痛苦的，因为目前绝大部分的胃肠道检测还是基于有线式内窥镜进行的，而管线随探头进入人体内产生的异物感常常使病人难于承受而必须在检查前接受全身麻醉。为了有效地解决这一痛点，无线式胶囊内窥镜检测技术于20年前应运而生，这给胃肠道的医疗诊断带来了革命性的变化。但是，目前已投入临床使用的胶囊内窥镜，无论是被动地依靠肠道蠕动来实现移动，还是主动地通过外部磁场的引导而实现移动，其胶囊本身都不具备独立的运动能力，并且肠道环境要求极高，即胶囊只能够在没有食物残渣的肠道中才能正常工作。
这也就使得病人在进行检查之前必须服用大量电解质溶液将肠道内的食物残渣排除干净，而这一过程不仅耗时较长，同时也会增加病人的痛苦。鉴于目前胶囊内窥镜技术的不足，本发明考虑在胶囊中设置包含旋转与冲击两种驱动方式的驱动装置，从而大幅提高其自推进性能，以期在不清空肠道内食物残渣的情况下就能实现对肠道的医学检查。
因此，有必要研究一种基于旋转和冲击双驱动模式的自推进式胶囊内窥镜来应对现有技术的不足，以解决或减轻上述一个或多个问题。
【发明内容】
有鉴于此，本发明提供了一种基于旋转和冲击双驱动模式的自推进式胶囊内窥镜，结合了胶囊的旋转与冲击两种驱动方式，赋予胶囊更强的自推进能力，即在不需要清除肠道内食物的情况下，同样能够实现胶囊在肠道中的移动，从而解除了受检查者在内窥镜检查前需要服用大量电解质溶液的痛苦。
一方面，本发明提供一种基于旋转和冲击双驱动模式的自推进式胶囊内窥镜，所述自推进式胶囊内窥镜包括：
图像采集模块，用于采集肠道内的图像；
驱动模块，包括旋转单元和冲击单元，所述旋转单元用于破除肠道内的阻碍物，所述冲击单元用于提供胶囊对肠道壁面冲击的驱动力；
控制模块，用于接收外部信号、控制驱动模块的启停以及实时反馈图像采集模块采集的图像信息；
供能模块，用于给图像采集模块、驱动模块和控制模块提供能量；
胶囊壳体，用于承载图像采集模块、驱动模块、控制模块和供能模块。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述胶囊壳体包括依次设置的前段、中段和后段，所述前段可旋转连接中段，所述前段的外端面上设有齿状突起，所述图像采集模块设置在后段。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述旋转单元包括旋转叶片和旋转轴，所述旋转叶片同时固定连接前段和旋转轴，所述旋转轴同时连接驱动模块和供能模块。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述冲击单元为磁致伸缩激振结构，所述磁致伸缩激振结构包括通电螺旋线圈和磁致伸缩棒，所述通电螺旋线圈设置在胶囊壳体的中段，所述磁致伸缩激振结构一端同时连接驱动模块和供能模块，另一端通过旋转轴固定连接前段，所述磁致伸缩棒设置在通电螺旋线圈内。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述胶囊壳体的前段和中段之间通过磁致伸缩棒密封。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述控制模块包括数据传输装置和参数控制微处理器，所述数据传输装置和参数控制微处理器均密闭设置在胶囊壳体的后段。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述图像采集模块为微型摄像机，所述微型摄像机设置在胶囊壳体后段的端面。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述供能模块为微型电源。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述外部信号为外部遥控设备发出的激励信号。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述激励信号与数据传输装置之间的信号传输方式包括但不限于蓝牙、WIFI、4G和5G。
与现有技术相比，本发明可以获得包括以下技术效果：
当该胶囊内窥镜在肠道中工作时，利用外壳表面的齿状突起实现对食物残渣等障碍物的突破，使得胶囊能够在食物残渣中穿行，从而有效避免使用体外激素刺激肠道运动，提高了胶囊对肠道环境的适应能力。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有技术效果。
【附图说明】
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1是本发明一个实施例提供的自推进式胶囊内窥镜的剖面图；
图2是本发明一个实施例提供的自推进式胶囊内窥镜的整体结构图。
其中，图中，11-前段；12-中段；13-后段；21-旋转轴；22-旋转叶片；23-通电螺旋线圈；3-参数微处理控制器；4-微型摄像头；5-微型电池。
【具体实施方式】
为了更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。
应当明确，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。
本发明提供一种基于旋转和冲击双驱动模式的自推进式胶囊内窥镜，所述自推进式胶囊内窥镜包括：
图像采集模块，用于采集肠道内的图像，所述图像采集模块为微型摄像机，所述微型摄像机设置在胶囊壳体后段13的端面；
驱动模块，包括旋转单元和冲击单元，所述旋转单元用于破除肠道内的阻碍物，所述冲击单元用于提供胶囊对肠道壁面冲击的驱动力；
所述旋转单元包括旋转叶片22和旋转轴21，所述旋转叶片22同时固定连接前段11和旋转轴21，所述旋转轴21同时连接驱动模块和供能模块。所述冲击单元为磁致伸缩激振结构，所述磁致伸缩激振结构包括通电螺旋线圈23和磁致伸缩棒，所述通电螺旋线圈23设置在胶囊壳体的中段12，所述磁致伸缩激振结构一端同时连接驱动模块和供能模块，另一端通过旋转轴21(此时旋转轴21所起作用为联动前后伸缩作用)固定连接前段11，所述磁致伸缩棒设置在通电螺旋线圈23内。所述磁致伸缩棒与胶囊壳体的中段12之间密封。
控制模块，用于接收外部信号、控制驱动模块的启停以及实时反馈图像采集模块采集的图像信息；所述控制模块包括数据传输装置和参数微处理控制器3，所述数据传输装置和参数微处理控制器3均密闭设置在胶囊壳体的后段13。所述外部信号为外部遥控设备发出的激励信号，所述激励信号与数据传输装置之间的信号传输方式包括但不限于蓝牙、WIFI、4G和5G。
供能模块，用于给图像采集模块、驱动模块和控制模块提供能量；所述供能模块为微型电源。
胶囊壳体，用于承载图像采集模块、驱动模块、控制模块和供能模块。所述胶囊壳体包括依次设置的前段11、中段12和后段13，所述前段11可旋转连接中段12，所述前段11的外端面上设有齿状突起，所述图像采集模块设置在后段13。
如图1所示，本发明设计了一种包含旋转与冲击两种驱动方式的微型胶囊内窥镜，其主要由供能模块、控制模块、图像采集模块和驱动模块部分组成。其中，驱动模块包括旋转和冲击两种形式，胶囊将通过其内部的旋转叶片结构和磁致伸缩激振结构分别实现旋转和冲击两种运动。具体而言，胶囊内部的旋转叶片22在供能模块与控制模块作用下可以实现旋转，从而带动胶囊前端面旋转，并辅以前端面上的齿状突起以破除肠道内阻碍胶囊运动的障碍物；而胶囊对壁面冲击的驱动力则由其内部的磁致伸缩棒在通电线圈所产生的交变磁场的作用下的变形来提供；通过两种驱动方式相互配合，共同实现胶囊内窥镜在肠道中的自推进运动。具体地本发明由外部壳体、微处理器、微型电源、图像采集装置、旋转叶片22以及磁致伸缩激振结构组成，其主要特点是依靠胶囊的供能与控制模块以实现无线操控胶囊的旋冲结构工作，同时控制图像采集装置工作。具体流程为微型电源开启后，通过外置信号发生器发出信号，控制器接收后对信号进行分析与处理从而各受控对象按预设的功能进行动作，预设内容包括轴向冲击的振幅和频率，旋转运动的转速。电源一方面供能给螺线圈产生磁场以驱动磁致伸缩材料棒体进行往复运动，实现轴向冲击。另一方面，供能给旋转轴21驱动旋转叶片22转动。当该胶囊内窥镜在肠道中工作时，利用外壳表面的齿状突起实现对食物残渣等障碍物的突破，使得胶囊能够在食物残渣中穿行，从而有效避免使用体外激素刺激肠道运动，提高了胶囊对肠道环境的适应能力。
如图2所示，本发明的旋冲胶囊结构主要包括：A为内置的数据传输与参数微处理控制器3，可接收外部遥控设备发出的激励信号进而控制旋冲胶囊的运动，亦可实时反馈D摄像头采集的图像信息；B为供能模块，采用微型电源为胶囊内部，主要用于肠道内的图像采集。本发明具有的各个装置提供能量；C为胶囊的驱动装置，包括旋转和冲击两种形式，从而赋予胶囊自推进能力；D为微型摄像头4。本发明结合了胶囊的旋转与冲击两种驱动方式，赋予胶囊更强的自推进能力，即在不需要清除肠道内食物的情况下，同样能够实现胶囊在肠道中的移动，从而解除了受检查者在内窥镜检查前需要服用大量电解质溶液的痛苦。胶囊内置的微型电池5将为其内部的旋冲驱动装置提供所需要的功率；内置微处理器主要对胶囊的运动和图像采集工作进行有效控制。
本发明设计胶囊内部的驱动与控制回路，其中微型芯片将负责对信号接收与图像采集，微型电源主要为实现对胶囊旋转和冲击2种自推进方式供能。最后再根据系统的优化设计，对胶囊的各个部件进行组装和整合，并对整个集成后的胶囊进行外壳的封装。封装完成后，对胶囊的各方面性能进行系统的测试，确保达到性能要求。
以上对本申请实施例所提供的一种基于旋转和冲击双驱动模式的自推进式胶囊内窥镜，进行了详细介绍。以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。
如在说明书及权利要求书当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求书并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求书当中所提及的“包含”、“包括”为一开放式用语，故应解释成“包含/包括但不限定于”。“大致”是指在可接收的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，基本达到所述技术效果。说明书后续描述为实施本申请的较佳实施方式，然所述描述乃以说明本申请的一般原则为目的，并非用以限定本申请的范围。本申请的保护范围当视所附权利要求书所界定者为准。
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种商品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者系统中还存在另外的相同要素。
应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
上述说明示出并描述了本申请的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本申请并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述申请构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本申请的精神和范围，则都应在本申请所附权利要求书的保护范围内。

Claims (10)

1.一种基于旋转和冲击双驱动模式的自推进式胶囊内窥镜，其特征在于，所述自推进式胶囊内窥镜包括：
图像采集模块，用于采集肠道内的图像；
驱动模块，包括旋转单元和冲击单元，所述旋转单元用于破除肠道内的阻碍物，所述冲击单元用于提供胶囊对肠道壁面冲击的驱动力；
控制模块，用于接收外部信号、控制驱动模块的启停以及实时反馈图像采集模块采集的图像信息；
供能模块，用于给图像采集模块、驱动模块和控制模块提供能量；
胶囊壳体，用于承载图像采集模块、驱动模块、控制模块和供能模块。
2.根据权利要求1所述的自推进式胶囊内窥镜，其特征在于，所述胶囊壳体包括依次设置的前段、中段和后段，所述前段可旋转连接中段，所述前段的外端面上设有齿状突起，所述图像采集模块设置在后段。
3.根据权利要求2所述的自推进式胶囊内窥镜，其特征在于，所述旋转单元包括旋转叶片和旋转轴，所述旋转叶片同时固定连接前段和旋转轴，所述旋转轴同时连接驱动模块和供能模块。
4.根据权利要求3所述的自推进式胶囊内窥镜，其特征在于，所述冲击单元为磁致伸缩激振结构，所述磁致伸缩激振结构包括通电螺旋线圈和磁致伸缩棒，所述通电螺旋线圈设置在胶囊壳体的中段，所述磁致伸缩激振结构一端同时连接驱动模块和供能模块，另一端通过旋转轴固定连接前段，所述磁致伸缩棒设置在通电螺旋线圈内。
5.根据权利要求4所述的自推进式胶囊内窥镜，其特征在于，所述胶囊壳体的前段和中段之间通过磁致伸缩棒密封。
6.根据权利要求2所述的自推进式胶囊内窥镜，其特征在于，所述控制模块包括数据传输装置和参数控制微处理器，所述数据传输装置和参数控制微处理器均密闭设置在胶囊壳体的后段。
7.根据权利要求1所述的自推进式胶囊内窥镜，其特征在于，所述图像采集模块为微型摄像机，所述微型摄像机设置在胶囊壳体后段的端面。
8.根据权利要求1所述的自推进式胶囊内窥镜，其特征在于，所述供能模块为微型电源。
9.根据权利要求6所述的自推进式胶囊内窥镜，其特征在于，所述外部信号为外部遥控设备发出的激励信号。
10.根据权利要求9所述的自推进式胶囊内窥镜，其特征在于，所述激励信号与数据传输装置之间的信号传输方式包括但不限于蓝牙、WIFI、4G和5G。
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