CN102178527A - 一种用于人体胃肠动力检测的无线记录装置 - Google Patents

Abstract

一种用于人体胃肠动力检测的无线记录装置，涉及医疗器械领域。本发明包括体内传感器胶囊和体外接收器。体内传感器胶囊的外壳整体采用凝胶类材料包裹呈仿水蛭软体结构，其两端各设有可以贴附于人体胃肠表面的吸盘。体内传感器胶囊内设有应变片传感器、微控制单元一、与吸盘相连的吸盘肌肉片组、通信单元一、天线一和电池组。体外接收器是由天线二、通信单元二、微控制单元二、电压转换芯片和计算机USB输出接口组成。同现有技术相比，使用本发明的受检者无任何痛觉或不适反应，随身携带便携式体外接收器，在检测时可自由活动，记录完全生理状态下胃肠运动波形。

Description

一种用于人体胃肠动力检测的无线记录装置

技术领域

本发明涉及医疗器械领域，具体是一种用于人体胃肠动力检测的无线记录装置。

背景技术

胃肠运动是消化系统最重要的生理功能之一，其过程是由消化道管壁平滑肌有规律的收缩和舒张及括约肌的协调性开闭完成的，胃肠运动与人体很多疾病相关，有必要对其深入研究。自1883年Kronecker等用气囊法测定咽和食管收缩运动，经过近100余年的发展，目前人们对于动物、尤其是人体的胃肠运动规律仍未完全清楚，究其主要原因是记录胃肠运动的研究方法存在很多欠缺，亟待改进。

现有技术中，常用的胃肠运动检测方法主要包括：

(一)放射学检查：透视下观察不透X光标记物或放射性同位素在胃肠道的移动情况，以此来反映胃肠的蠕动。缺点是仅能用肉眼记录胃肠蠕动的性质和变化，不能量化；且被检测的人或动物要受到X光辐射；

(二)测压法：在胃肠道安装压力应变片(extroluminal strain gange)来观察压力曲线变化。目前已有的相关仪器国内市场有“HU-809型胃肠运动换能器”及“KH-100型胃肠蠕动动传感器”两种，二者均是将磷青铜薄片换能器用手术丝线缝在胃或十二指肠壁上，换能器的尺寸有15X6mm、10X5mm、8X4mm、3X4mm的四种型号，可根据需要选择其中一种，从半导体应变片上引出两根导线连接到体外二道生理记录仪、平衡记录仪和多媒体生物信号采集系统等，输入电压为0-6VDC，以此来记录胃肠蠕动情况。

但该仪器的致命缺点是：1、需开腹手术将换能器缝在肠壁上，创伤大，因此不能用于人体胃肠蠕动情况的记录；2、即使在小动物中，由于胃肠壁极薄，埋植弹性应变片几乎难以实现；3、缝线对肠壁有损伤，所以记录的胃肠蠕动情况并非完全生理状态下的模式，一定程度影响检测结果；4、需要有导线连接体外来记录，在动物实验中，需要对动物进行一定程度的束缚，否则动物易咬坏或扯断连接导线，所以所记录的结果也不能完全反映动物正常生理状态下的胃肠运动模式。

(三)内压测定法：一些研究者采用多导灌注导管同时观察胃肠各部分运动，缺点但对微小的压力变化不敏感，很难准确反映胃肠蠕动情况。

(四)肌电图同步检测：是以电活动为指标研究胃肠运动规律的方式。因为胃肠平滑肌的收缩具有峰波依赖性，故胃肠肌电活动与机械运动应具有对应关系。通过这一技术手段进行胃肠运动记录的仪器有合肥华科电子技术研究所研制的EGEG-8D型八导智能胃肠电图仪，该机亦获国家专利，专利号：ZL00219931.9。但其最大的缺点是所记录的肌电波形很容易受干扰，呼吸、咳嗽及外界轻微干扰均可影响数据分析。

另外，中国专利200710044901.0公开了一种“电磁式胃肠动力功能无创诊查系统”。该专利技术虽然解决了被测者无痛苦、无创伤、无需清肠及禁食等检测条件限制，基本可反映出人体肠道内正常生理状态下24小时监测胃肠道内容物在胃肠道内的通过过程。但由于其在体外不可控，故不能有选择的对被测者进行重点部位或目标部位的检测。

发明内容

针对以上现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种可用于人体不带导线的无线无创胃肠运动记录装置。受检者随身携带便携式体外接收器，在检测时可自由活动，记录完全生理状态下胃肠运动波形。

为了达到上述发明目的，本发明的技术方案以如下方式实现：

一种用于人体胃肠动力检测的无线记录装置，它包括体内传感器胶囊和体外接收器。其结构特点是，所述体内传感器胶囊的外壳整体采用凝胶类材料包裹呈仿水蛭软体结构，其两端各设有可以贴附于人体胃肠表面的吸盘。所述体内传感器胶囊内设有应变片传感器、微控制单元一、与吸盘相连的吸盘肌肉片组、通信单元一、天线一和电池组。应变片传感器与微控制单元一连接，微控制单元一与通信单元一连接，通信单元一与天线一连接，微控制单元一另外通过所设信号放大器与吸盘肌肉片组连接，由电池组给体内传感器各单元部件供电。所述体外接收器是由天线二、通信单元二、微控制单元二、电压转换芯片和计算机USB输出接口组成。天线二与通信单元二连接，通信单元二与微控制单元二连接，微控制单元二分别与电压转换芯片和计算机USB输出接口连接。

在上述无线记录装置中，所述天线一和天线二均是由三个振荡线圈和多个电容器构成。所述通信单元一和通信单元二均采用nRF24LE1芯片与一个电解电容、一个电阻和多个电容器构成。所述微控制单元一采用MSP430F2370IYFF芯片与一个电解电容和多个电容器构成。所述微控制单元二采用MSP430F551X芯片与一个电解电容和多个电容器构成。所述应变片传感器采用可变电阻R1和电阻R2构成；所述信号放大器采用DAC12芯片；所述电压转换芯片型号为LT1086-3.3，所述电池组采用3.6v的微型钮扣电池。

在上述无线记录装置中，所述吸盘的结构可以是仿水蛭口器，内藏微型三爪夹钳；或者是仿水蛭吸盘的光滑软体。

在上述无线记录装置中，所述体内传感器胶囊的外壳分为三段，中间段最软，其内放置应变片传感器。

同现有技术相比，本发明的优点如下：

1)因胃肠壁对钳夹基本无痛觉反应，所以通过人工肌肉“吸盘”将体内传感器胶囊固定于肠壁，受测者可无任何痛觉或其他不适反应；

2)体内传感器胶囊可随胃肠蠕动到达胃肠任何部位，透视下可确定其到达胃肠的部位，通过体外微量控制器发出指令引起人工肌肉变形将其固定于所需测量的部位，因而可以用来记录胃、十二指肠、空肠、回肠及结肠各个部位的蠕动波形；

3)患者随身携带体外接收器，可以自由活动；

4)操作过程简便，受测者可服水吞下软体体内传感器胶囊，也可用内镜活检钳钳夹该胶囊送入胃内。

本发明在临床具有广泛的推广价值。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。

附图说明

图1为本发明体内传感器胶囊的结构剖面示意图；

图2为图1的俯视剖面图；

图3为图1的A-A向剖面图；

图4为本发明体内传感器胶囊的一种吸盘结构的底面视图；

图5为本发明体内传感器胶囊的另一种吸盘结构的底面视图；

图6为本发明在人体内的应用状态示意图；

图7为本发明体内传感器胶囊中的电路图；

图8为本发明体外接收器的电路图。

具体实施方式

参看图1至图8，本发明包括体内传感器胶囊和体外接收器。体内传感器胶囊的外壳1整体采用凝胶类材料包裹呈仿水蛭软体结构，其两端各设有可以贴附于人体胃肠表面的吸盘2。吸盘2的结构可以是仿水蛭口器，内藏微型三爪夹钳，如图4所示；或者是仿水蛭吸盘的光滑软体，如图5所示。体内传感器胶囊内设有应变片传感器3、微控制单元一4、与吸盘2相连的吸盘肌肉片组2-1、通信单元一5、天线一6和电池组7。应变片传感器3与微控制单元一4连接，微控制单元一4与通信单元一5连接，通信单元一5与天线一6连接，微控制单元一4另外通过所设信号放大器8与吸盘肌肉片组2-1连接，由电池组7给体内传感器各单元部件供电。体外接收器是由天线二13、通信单元二9、微控制单元二10、电压转换芯片11和计算机USB输出接口12组成。天线二13与通信单元二9连接，通信单元二9与微控制单元二10连接，微控制单元二10分别与电压转换芯片11和计算机USB输出接口12连接。天线一6和天线二13均是由三个振荡线圈和多个电容器构成；通信单元一5和通信单元二9均采用nRF24LE1芯片与一个电解电容、一个电阻和多个电容器构成；微控制单元一4采用MSP430F2370IYFF芯片与一个电解电容和多个电容器构成；微控制单元二10采用MSP430F551X芯片与一个电解电容和多个电容器构成；应变片传感器3采用可变电阻R1和电阻R2构成；信号放大器8采用DAC12芯片；电压转换芯片11型号为LT1086-3.3，电池组7采用3.6v的微型钮扣电池。体内传感器胶囊的外壳1分为三段，中间段最软，其内放置应变片传感器3。

本发明的使用方式为：

1、受测者可服水吞下软体体内传感器胶囊，也可用内镜活检钳钳夹将体内传感器胶囊送入胃内。体外接收器设置在一个小盒体内，可随身携带。

2、内镜下或透视下观察体内传感器胶囊是否到达目标位置，如到达，由PC机通过体外接收器向体内传感器发出让吸盘2吸附的指令，固定体内传感器胶囊外壳1于胃肠壁上。体内传感器胶囊随胃肠蠕动由应变传感器3记录胃肠蠕动波并通过微控制单元一4转换成数值，再通过各通信单元和各无线及微控制单元二10将数据记录在受检者随身携带的体外接收器上；同时可以随时记录自己的不适感受及进食、排泄事件。

3、对一个部位记录一段时间后，由PC机可通过体外接收器指令体内传感器胶囊吸盘2松开，体内传感器胶囊可随胃肠蠕动由口侧向肛侧运动，根据检测需要，体外接收器控制体内传感器胶囊吸盘2在新的部位吸附并进行继续记录，直至体内传感器胶囊自行排出体外。

4、最后，通过体外接收器在电脑上通过USB接口回放分析数据。

Claims (4)

1.一种用于人体胃肠动力检测的无线记录装置，它包括体内传感器胶囊和体外接收器，其特征在于，所述体内传感器胶囊的外壳(1)整体采用凝胶类材料包裹呈仿水蛭软体结构，其两端各设有可以贴附于人体胃肠表面的吸盘(2)；所述体内传感器胶囊内设有应变片传感器(3)、微控制单元一(4)、与吸盘(2)相连的吸盘肌肉片组(2-1)、通信单元一(5)、天线一(6)和电池组(7)，应变片传感器(3)与微控制单元一(4)连接，微控制单元一(4)与通信单元一(5)连接，通信单元一(5)与天线一(6)连接，微控制单元一(4)另外通过所设信号放大器(8)与吸盘肌肉片组(2-1)连接，由电池组(7)给体内传感器各单元部件供电；所述体外接收器是由天线二(13)、通信单元二(9)、微控制单元二(10)、电压转换芯片(11)和计算机USB输出接口(12)组成，天线二(13)与通信单元二(9)连接，通信单元二(9)与微控制单元二(10)连接，微控制单元二(10)分别与电压转换芯片(11)和计算机USB输出接口(12)连接。

2.按照权利要求1所述的用于人体胃肠动力检测的无线记录装置，其特征在于，所述天线一(6)和天线二(13)均是由三个振荡线圈和多个电容器构成；所述通信单元一(5)和通信单元二(9)均采用nRF24LE1芯片与一个电解电容、一个电阻和多个电容器构成；所述微控制单元一(4)采用MSP430F2370IYFF芯片与一个电解电容和多个电容器构成；所述微控制单元二(10)采用MSP430F551X芯片与一个电解电容和多个电容器构成；所述应变片传感器(3)采用可变电阻R1和电阻R2构成；所述信号放大器(8)采用DAC12芯片；所述电压转换芯片(11)型号为LT1086-3.3，所述电池组(7)采用3.6v的微型钮扣电池。

3.按照权利要求1或2所述的用于人体胃肠动力检测的无线记录装置，其特征在于，所述吸盘(2)的结构可以是仿水蛭口器，内藏微型三爪夹钳；或者是仿水蛭吸盘的光滑软体。

4.按照权利要求3所述的用于人体胃肠动力检测的无线记录装置，其特征在于，所述体内传感器胶囊的外壳(1)分为三段，中间段最软，其内放置应变片传感器(3)。

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