CN101103920A - 电磁式胃肠动力功能无创诊查系统 - Google Patents
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Abstract
一种医疗器械技术领域的电磁式胃肠动力功能无创诊查系统，其中：微型无线电胶囊通过口服进入人体消化道，并开始正常工作，便携式体外数据记录仪佩戴在人体外，体外电磁励磁装置布置在人体体外，体外电磁励磁装置产生磁场，人体消化道内的微型无线电胶囊感受所在点的磁场强度大小，并通过无线数据向体外发射，便携式体外数据记录仪记录接收到的无线数据并贮存，当微型无线电胶囊排出体外后，体外数据处理系统读取保存在便携式数据记录仪内的数据进行分析和处理，计算微型无线电胶囊在胃肠道内的通过过程、通过时间、在胃肠道内的滞留情况。本发明能24小时监测人体胃肠道内容物在胃肠道内的通过过程、通过时间、在胃肠道内的滞留状况。
Description
技术领域
本发明涉及一种医疗器械技术领域的系统，具体是一种电磁式胃肠动力功能无创诊查系统。
背景技术
胃肠道动力性疾病占整个胃肠道疾病的多数，随着人们的生活节奏加快与饮食结构不断改变，胃肠道功能性疾病的发病率日趋升高，在整个社会群体中，几乎每一个人都曾经有过或正在患有由于胃肠动力功能改变所带来的疾病，给人们身心均带来了巨大痛苦。
胃肠道动力型疾病的发病机制、病理生理基础目前虽不十分清楚，且每一病症又有多种具体情况，但均与胃肠道动力功能有关。因此，监测胃肠道内容物在胃肠道内的通过过程、通过时间、在胃肠道内的滞留状况，对于评定胃肠道的动力功能，对胃肠道疾病的早期诊断及防止消化器官的恶性病变具有十分重要的意义。
据报导，Bray，D.试图通过肠道发出的声音来考察肠道动力性能。以色列Given Imaging公司于2001年研制成用于消化道疾病诊断“胶囊内镜(CapsuleEndoscopy)”，该研究局限于实现对人体消化道表层病变的探查，不能对人体消化道疾病的病理、程度、预防作现客观和正确的判断。
经对现有技术的文献检索发现，中国发明专利“人体消化道微型智能介入式诊查系统(专利授权号：ZL01131917.8)”，该系统由口服部分和体外数据处理站两部分组成。口服部分的外形特征是球体状或胶囊体状，与人体内部相容的乳胶薄膜覆盖于整个口服部分机架的外表面。体外数据处理站由计算机数据处理系统和数据结果输出系统组成。该发明无创介入人体胃肠道探测人体胃肠道内压力、温度及其变化规律，以建立人体胃肠道动力功能模型，但不提供胃肠道内容物在胃肠道内的通过过程、通过时间、在胃肠道内的滞留状况。此外，还有口服不透光标记物，定期进行X线检查，来诊断胃肠道的动力功能。然而价格昂贵、影响病人健康、不方便、同时只能对胃肠动力功能进行粗略估计。
发明内容
本发明针对现有技术中的不足，提供一种电磁式胃肠动力功能无创诊查系统，使其用于在人体胃肠道正常生理状态下监测胃肠道内容物在胃肠道内的通过过程、通过时间，从而定量了解整个胃肠道的动力功能，能24小时监测人体胃肠道内容物在胃肠道内的通过过程、通过时间、在胃肠道内的滞留状况。
本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：微型无线电胶囊、便携式体外数据记录仪、体外电磁励磁装置、体外数据处理系统。所述微型无线电胶囊通过口服进入人体消化道，并开始正常工作，所述便携式体外数据记录仪佩戴在人体外，所述体外电磁励磁装置也布置在人体体外。所述体外电磁励磁装置产生磁场，位于人体消化道内的微型无线电胶囊感受所在点的磁场强度大小，并通过无线数据向体外发射，所述便携式体外数据记录仪接收、记录微型无线电胶囊发射的无线数据并贮存，当微型无线电胶囊排出体外后，所述体外数据处理系统读取保存在便携式数据记录仪内的数据，通过对数据进行分析和处理，计算微型无线电胶囊在胃肠道内的通过过程、通过时间、在胃肠道内的滞留情况。
所述微型无线电胶囊包括微型电池、微型三维磁场传感器、信号放大器、信号A/D转换器、胶囊微处理器芯片、信号无线发射功能模块、发射天线、微型电源开关及外壳，上述部件全部密封在外壳之内，所述微型三维磁场传感器测定微型无线电胶囊所在点磁场大小和方向并输出到信号放大器的输入端，所述信号放大器对磁场信号进行放大后输出到A/D转换器的输入端，所述A/D转换器将所检测的磁场信号转换为数字信号后输出到胶囊微处理器芯片的输入端，所述胶囊微处理器芯片对磁场信息、相应时间信息进行处理后输出到信号无线发射功能模块的输入端，所述信号无线发射功能模块输出端连接到发射天线的接收端，所述发射天线将上述信号向体外发射，微型电池与微型电源开关相连，并分别对微型三维磁场传感器、信号放大器、A/D转换器、胶囊微处理器芯片、信号无线发射功能模块进行供电，以保障整个系统的正常运行。微型电池与微型电源开关相连，并分别对微型三维磁场传感器、信号放大器、A/D转换器、胶囊微处理器芯片、信号无线发射功能模块进行供电，以保障整个系统的正常运行。
微型无线电胶囊为胶囊状，胶囊外壳由对人体无毒、无害材料制成；微型无线电胶囊完成体内探测，随胃肠内容物从肛门正常排出。微型无线电胶囊正常工作时胶囊外壳与胃肠道直接接触，其余部件全部密封在胶囊外壳之内。
所述便携式体外数据记录仪包括：电池组、电源开关、接收天线、信号无线接收功能模块、记录仪微处理器芯片、数据存贮模块、数据接口、记录仪外壳。便携式体外数据记录仪所有其他部件全部安装在记录仪外壳里。连接方式为：便携式体外数据记录仪为长方体状，记录仪外壳由对人体无毒、无害材料制成。接收天线与信号无线接收功能模块输入端相连，信号无线接收功能模块输出端与记录仪微处理器芯片连接，实现对微型无线电胶囊发射信息的接收；记录仪微处理器芯片与数据存贮模块相连，实现对上述接收信息的存贮。记录仪微处理器芯片和数据存贮模块与数据接口相连，实现存贮数据向体外数据处理系统传送。电池组与电源开关相连，并分别对信号无线接收功能模块、微处理器芯片、数据存贮模块进行供电，以保障整个系统的正常运行。
所述体外电磁励磁装置包括：信号发生器、路功率放大器、励磁线圈、导线。信号发生器、功率放大器与便携式体外数据记录仪公用一个外壳，并与便携式体外数据记录仪公用电池组和电源开关。信号发生器一端与微处理器芯片相连，并受微处理器芯片控制，以控制信号发生器振荡的开始和停止，信号发生器另一端与功率放大器一段相连，实现对振荡信号的放大，功率放大器另一端通过导线与励磁线圈相连，实现励磁。
所述体外数据处理系统包括计算机系统、数据线、打印机、软件处理模块。计算机系统通过数据线连接打印机，实现对便携式体外数据记录仪存贮数据的读出、数据处理和结果的输出，软件处理模块设置在计算机系统内，软件处理模块完成数据的处理，获得均值、频率、平均波峰值、曲线下面积、单位时间的能量、胃肠内容物通过时间等表征胃肠功能的特征参量。
本发明系统构成的理论依据是：一个固定的激磁源，在空气中磁场的分布是确定的，人体对磁场的影响与空气相似，人体的存在不对磁场的分布产生大的改变。因此，只要检测出被测点磁场的大小，就能确定被测点相对于激磁源的方位。体外电磁励磁装置以一定时间和顺序进行励磁以形成磁场，从口腔服入的微型无线电胶囊检测其所在点磁场的大小，并通过无线方式向体外发射。便携式体外数据记录仪接收该信号并以设定格式存贮。检测过程完毕，微型无线电胶囊排出体外，将便携式体外数据记录仪记录的数据输送至体外数据处理系统，通过软件处理模块完成数据处理，即可确定微型无线电胶囊在胃肠道内的通过过程、通过时间、在胃肠道内的滞留状况，在设计微型无线电胶囊时，通过调整微型无线电胶囊质量与外形体积比，使微型无线电胶囊的密度与胃肠道内容物的密度相一致，进而可获得胃肠道内容物在胃肠道内的通过过程、通过时间、在胃肠道内的滞留状况。
本发明以在无痛苦、无创伤、无需清肠及禁食等能反映出人体肠道正常生理的状态下，24小时监测人体胃肠道内容物在胃肠道内的通过过程、通过时间、在胃肠道内的滞留状况，进而研究人体胃肠道的动力功能。本发明检查过程中患者能正常饮食、正常工作，易被病人接受，整个检查过程完全在人体肠道内正常生理的状态下，因而测得的数据更具有实际性与正确性。
与现有技术相比，本发明是在被测者无痛苦、无创伤、无需清肠及禁食等反映出人体肠道内正常生理的状态下，24小时监测胃肠道内容物在胃肠道内的通过过程、通过时间、在胃肠道内的滞留状况，以了解到被测者在各时间段各胃肠段胃肠动力功能情况。与现有方法和手段相比，更具实际意义和临床参考价值。
附图说明
图1为本发明的总体布置示意图。
图2为本发明微型无线电胶囊示意图。
图3为本发明便携式体外数据记录仪和体外电磁励磁装置连接示意图。
图中，外壳1、信号放大器2、微处理器芯片3、信号无线发射功能模块4、发射天线5、微型电池6、微型电源开关7、信号A/D转换器8、微型三维磁场传感器9、电池组10、记录仪外壳11、微处理器芯片12、数据存贮模块13、信号无线接收功能模块14、接收天线15、导线16、功率放大器17、励磁线圈18、信号发生器19、数据接口20、电源开关21。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
本发明所述的微型无线电胶囊为胶囊状，通过口服吞服进入人体胃肠道。便携式体外数据记录仪为长方体状，佩戴于人体体外。体外电磁励磁装置与便携式体外数据记录仪共用一个外壳，佩戴于人体体外。体外数据处理系统包括计算机系统、数据线、打印机、软件处理模块。
如图2所示，所述微型无线电胶囊各部件的连接关系为：微型无线电胶囊为胶囊状，外壳1由对人体无毒、无害材料制成；胶囊内设有微型三维磁场传感器9，用于测定胶囊所在点磁场大小和方向；微型三维磁场传感器9与信号放大器2相连接，用于对磁场信号进行放大；信号放大器2与A/D转换器8相连接，将所检测的磁场信号转换为数字信号；A/D转换器8与微处理器芯片3连接，以实现对磁场信息、相应时间信息进行相应处理；微处理器芯片3与信号无线发射功能模块4相连，信号无线发射功能模块4与发射天线5相连以实现上述信号向体外发射。微型电池6与微型电源开关7相连，以控制电源的通断；微型三维磁场传感器9、信号放大器2、信号A/D转换器8、微处理器芯片3、信号无线发射功能模块4均与微型电源开关7相连，实现对它们的供电。
如图3所示，所述便携式体外数据记录仪和体外电磁励磁装置各部件的连接关系为：便携式体外数据记录仪为长方体状，记录仪外壳11由对人体无毒、无害材料制成。接收天线15与信号无线接收功能模块14相连、信号无线接收功能模块14与数据存贮模块13连接、数据存贮模块13与微处理器芯片12相连，实现对微型无线电胶囊发射信息的接收、存贮等处理；微处理器芯片12与数据接口20相连，用于诊查完毕实现存贮数据的读出；微处理器芯片12与信号发生器19相连，控制信号发生器19振荡的开始和停止；信号发生器19与功率放大器17相连，实现对振荡信号的放大；功率放大器17通过导线16与励磁线圈18相连，实现励磁；电池组10与电源开关21相连，以控制电源的通断；信号无线接收功能模块14、微处理器芯片12、数据存贮模块13、信号发生器19、功率放大器17均与电源开关21相连，实现对它们的供电。
上述实施例的工作过程如图1所示，具体过程如下：(1)同时启动微型无线电胶囊、便携式体外数据记录仪和体外电磁励磁装置；(2)被测者配带便携式体外数据记录仪和体外电磁励磁装置，微型无线电胶囊从口腔服入；(3)微型无线电胶囊进入人体胃肠道，微型三维磁场传感器9敏感体外电磁励磁装置的励磁磁场。微处理器芯片3根据设定的采样周期，将经信号放大器2放大、经A/D转换器8处理的磁场信号进行采样。微处理器芯片3将采到的数据按协议向信号无线发射功能模块4传送，信号无线发射功能模块4和发射天线5将上述数据向体外发射。(4)便携式体外数据记录仪接收系统接收微型无线电胶囊发射的信号，并按设定格式存贮。(5)随消化过程，微型无线电胶囊完成对人体整个胃肠道的全面检测。(6)体外数据处理系统从便携式体外数据记录仪读出数据，并根据需要可对上述数据进行处理和处理结果输出。
为了方便微型无线电胶囊口服和不影响胃肠道正常生理过程，微型无线电胶囊外形呈胶囊体状。
由实施例可以看出，用本发明进行检测的过程无痛苦、无创伤、无需清肠及禁食，完全在人体正常生理的状态下、并能做到24小时进行监测。
Claims (9)
1.一种电磁式胃肠动力功能无创诊查系统，其特征在于：包括微型无线电胶囊、便携式体外数据记录仪、体外电磁励磁装置、体外数据处理系统，所述微型无线电胶囊通过口服进入人体消化道，并开始正常工作，所述便携式体外数据记录仪佩戴在人体外，所述体外电磁励磁装置也布置在人体体外，所述体外电磁励磁装置产生磁场，位于人体消化道内的微型无线电胶囊感受所在点的磁场强度大小，并通过无线数据向体外发射，所述便携式体外数据记录仪接收、记录微型无线电胶囊发射的无线数据并贮存，当微型无线电胶囊排出体外后，所述体外数据处理系统读取保存在便携式数据记录仪内的数据，通过对数据进行分析和处理，计算微型无线电胶囊在胃肠道内的通过过程、通过时间、在胃肠道内的滞留情况。
2.根据权利要求1所述的电磁式胃肠动力功能无创诊查系统，其特征是：所述微型无线电胶囊包括微型电池、微型三维磁场传感器、信号放大器、信号A/D转换器、胶囊微处理器芯片、信号无线发射功能模块、发射天线、微型电源开关及外壳，上述部件全部密封在外壳之内，所述微型三维磁场传感器测定微型无线电胶囊所在点磁场大小和方向并输出到信号放大器的输入端，所述信号放大器对磁场信号进行放大后输出到A/D转换器的输入端，所述A/D转换器将所检测的磁场信号转换为数字信号后输出到胶囊微处理器芯片的输入端，所述胶囊微处理器芯片对磁场信息、相应时间信息进行处理后输出到信号无线发射功能模块的输入端，所述信号无线发射功能模块输出端连接到发射天线的接收端，所述发射天线将上述信号向体外发射，微型电池与微型电源开关相连，并分别对微型三维磁场传感器、信号放大器、A/D转换器、胶囊微处理器芯片、信号无线发射功能模块进行供电，以保障整个系统的正常运行。
3.根据权利要求2所述的电磁式胃肠动力功能无创诊查系统，其特征是：所述外壳与胃肠道直接接触，微型无线电胶囊完成体内探测，随胃肠内容物从肛门正常排出。
4.根据权利要求1或2所述的电磁式胃肠动力功能无创诊查系统，其特征是：所述微型无线电胶囊外形呈胶囊体状。
5.根据权利要求1所述的电磁式胃肠动力功能无创诊查系统，其特征是：所述便携式体外数据记录仪包括电池组、电源开关、接收天线、信号无线接收功能模块、记录仪微处理器芯片、数据存贮模块、数据接口、记录仪外壳，上述部件都设置在记录仪外壳内，接收天线与信号无线接收功能模块输入端相连，信号无线接收功能模块输出端与记录仪微处理器芯片连接，实现对微型无线电胶囊发射信息的接收，记录仪微处理器芯片与数据存贮模块相连，实现对上述接收信息的存贮，记录仪微处理器芯片和数据存贮模块以及数据接口相连，实现存贮数据向体外数据处理系统传送，电池组与电源开关相连，并分别对信号无线接收功能模块、微处理器芯片、数据存贮模块进行供电，以保障整个系统的正常运行。
6.根据权利要求1或5所述的电磁式胃肠动力功能无创诊查系统，其特征是：所述便携式体外数据记录仪为长方体状。
7.根据权利要求1所述的电磁式胃肠动力功能无创诊查系统，其特征是：所述体外电磁励磁装置包括信号发生器、路功率放大器、励磁线圈、导线，信号发生器一端与微处理器芯片相连，并受微处理器芯片控制，以控制信号发生器振荡的开始和停止，信号发生器另一端与功率放大器一段相连，实现对振荡信号的放大，功率放大器另一端通过导线与励磁线圈相连，实现励磁。
8.根据权利要求5或7所述的电磁式胃肠动力功能无创诊查系统，其特征是：所述信号发生器、功率放大器与便携式体外数据记录仪公用一个外壳，并与便携式体外数据记录仪公用电池组和电源开关。
9.根据权利要求1所述的电磁式胃肠动力功能无创诊查系统，其特征是：所述体外数据处理系统包括计算机系统、数据线、打印机、软件处理模块，计算机系统通过数据线连接打印机，实现对便携式体外数据记录仪存贮数据的读出、数据处理和结果的输出，软件处理模块设置在计算机系统内，软件处理模块完成数据的处理，获得均值、频率、平均波峰值、曲线下面积、单位时间的能量、胃肠内容物通过时间表征胃肠功能的特征参量。
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