CN104622417B - 一种胶囊内镜控制系统及具有该控制系统的检测设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种胶囊内镜控制系统及具有该控制系统的检测设备，该控制系统包括胶囊内镜，超导装置和外置磁铁，胶囊内镜内设置有内置永磁铁，外置磁铁和内置永磁铁作用控制所述胶囊内镜移动与姿态变化；超导装置包括超导控制器、超导控制器移动装置和冷却剂瓶，超导控制器内设置有超导体，冷却剂瓶出液口连接到所述超导控制器中，冷却剂使超导体产生抗磁力使胶囊内镜悬浮，超导控制器移动装置与超导控制器连接，超导控制器移动装置控制所述超导控制器移动，超导控制器移动带动胶囊内镜移动。本发明解决了胶囊内镜在拍摄中可能出现漏拍的问题，同时拍摄得到的照片的质量能得到较大提高，从而使医护人员对检查者的身体状况能做出更准确的判断。
Description
技术领域
本发明涉及医疗器械领域，具体涉及一种胶囊内镜控制系统及具有该控制系统的检测设备。
背景技术
智能胶囊消化道内镜系统，简称为胶囊内镜，是目前消化道疾病尤其是小肠疾病诊断的首选方法。
在胶囊内镜的外壳内设置有摄像与信号传输装置，受检者通过口服胶囊内镜后，借助消化道蠕动使之在消化道内运动并拍摄图像，医生利用体外的图像记录仪和影像工作站，了解受检者的整个消化道情况，从而对其病情做出诊断。胶囊内镜具有检查方便、无创伤、无导线、无痛苦、无交叉感染、不影响患者的正常工作等优点，扩展了消化道检查的视野，克服了传统的插入式内镜所具有的耐受性差的缺点。
目前投入诊断应用的胶囊内镜设备，尤其是应用在小肠和结肠的胶囊内镜，都不具备胶囊的控制功能。在肠道内只能通过肠道的自身蠕动带动胶囊内镜的翻转和前行，理论上可能存在拍摄的盲区，而且就算拍摄到病变的图片，但是也有可能出现胶囊内镜与病变的角度，距离等因素导致图片数量、针对性、清晰度等因素不能满足临床需求，增加临床诊断的难度，甚至造成胶囊内镜检查的失败。
发明内容
为了克服上述现有技术中存在的缺陷，本发明的目的是提供一种胶囊内镜控制系统及具有该控制系统的检测设备，可有效调整胶囊内镜的姿态并驱动胶囊内镜在消化道内的姿态保持和移动。
为了实现本发明的上述目的，本发明提供了一种胶囊内镜控制系统，包括胶囊内镜，还包括超导装置和外置磁铁，所述胶囊内镜内设置有内置永磁铁，所述外置磁铁和内置永磁铁相互作用，控制所述胶囊内镜移动与姿态变化；
所述超导装置包括超导控制器、超导控制器移动装置和冷却剂瓶，所述超导控制器内设置有超导体，所述冷却剂瓶出液口连接到所述超导控制器中使所述超导体表现为超导状态，超导体产生抗磁力使胶囊内镜悬浮、移动和姿态保持，所述超导控制器移动装置与超导控制器连接，超导控制器移动装置控制所述超导控制器移动，超导控制器移动带动胶囊内镜移动。
检查者吞下胶囊内镜，当胶囊内镜移动到需要观察的消化器官内时，检查者肚子向下躺在病床上，肚子在病床的检测孔中露出来。
打开冷却剂瓶阀门，使冷却剂瓶中的冷却剂输送到超导控制器中，使超导体降温。当温度减低到一定程度时，超导体的超导性能激发，产生抗磁力。采用同性相吸、异性相斥的原理，用外置磁铁在检查者背部与内置永磁铁相互作用，控制胶囊内镜移动到需要观察的部位，并控制胶囊内镜的姿态，当胶囊内镜的位置和镜头方向达到要求后，移开外置磁铁，将超导控制器移动到检查者肚子下，超导控制器中的超导体的抗磁力可使胶囊内镜悬浮，即当超导体的抗磁力与胶囊内镜的重力平衡的时候，胶囊内镜将悬浮在超导控制器上方并保持姿态不变；期间可以通过调节冷却剂的输入量来调节超导体的抗磁力大小，从而控制胶囊内镜的上下移动，也可以通过超导控制器移动装置控制超导控制器上下左右前后移动引起超导控制器中心点的移动，从而控制胶囊内镜的移动，也可以两种调节方式同时进行，实现胶囊内镜的上下左右前后移动，在这期间，胶囊内镜可保持姿态不变。通过这一方法，可保证胶囊内镜镜头与消化道病变之间的角度和距离最优化，从而拍摄有针对性的照片，也能够有效地降低漏拍率。医生可根据情况，使用冷却剂瓶阀门控制流入超导控制器的冷却剂流量，以保证超导体一直处于最低的温度，从而保证足够的抗磁力。
当需要改变胶囊内镜姿态和镜头方向时，移开超导控制器，使用外置磁铁控制胶囊内镜改变姿态和镜头方向，然后再移开外置磁铁，使用超导控制器继续检查。
进一步的，所述超导控制器包括冷却剂腔和控制电路，所述超导体设置于冷却剂腔内，所述控制电路连接一控制器的输入端，所述控制器输出端连接到超导控制器移动装置输入端，所述控制器接收控制电路传输的数据，并向超导控制器移动装置发出对超导控制器的移动指令。
医护人员可根据检查的具体要求对超导控制器移动装置发出移动指令，用来控制超导控制器的移动。
优选的，所述冷却剂腔和控制电路之间设置有第一隔温层。所述第一隔温层采用隔温材料制成，将冷却剂腔和控制电路隔离开来，使冷却剂腔的低温不会传输到控制腔，保证控制电路的正常运行。
优选的，所述冷却剂腔顶部设置有第二隔温层。冷却剂腔的顶部与人体接触或接近，在冷却剂腔顶部设置有第二隔温层，所述第二隔温层采用隔温材料制成，使冷却剂腔的低温不会传出，保证超导控制器接触人体时不会使人体皮肤冻伤。
进一步的，所述冷却剂腔内设置有温度传感器，所述温度传感器输出端连接控制电路输入端，所述温度传感器检测超导体的温度，并将所检测到的温度信号传递给控制电路，控制电路将所接收到的数据传递给控制器，通过计算温度传感器的信息，计算胶囊内镜在体内相对于超导控制器悬浮的高度。
优选的，所述控制器与控制电路通过一连接器连接，并接收控制电路传输的数据，控制器通过计算温度传感器传输的信息，计算胶囊内镜在体内相对于超导控制器悬浮的高度，所述控制器通过USB连接线与超导控制器移动装置连接，并向其输送对超导控制器的移动方案。医护人员从控制器上了解到超导体的温度信息，然后在控制器上对超导控制器移动装置输送对超导控制器的移动方案，使超导控制器的移动情况符合医护人员的检测要求。
优选的，所述温度传感器包括第一温度传感器、第二温度传感器和第三温度传感器，所述第一温度传感器设置于超导体上表面，采集超导体上表面温度；所述第二温度传感器设置于超导体内部，采集超导体内部温度；所述第三温度传感器设置于超导体下表面，采集超导体下表面温度；所述第一温度传感器、第二温度传感器和第三温度传感器均连接到控制电路输入端。从三个方面检测超导体的温度，提高了计算胶囊内镜在体内相对于超导控制器悬浮的高度的准确性。
优选的，所述超导体为YBCO合金，所述冷却剂为液氮。YBCO即为钇钡铜氧，它的超导转变温度高于液氮的沸点，所以使用成本较低的液氮就可以冷却。
进一步的，该控制系统还包括病床，所述病床中间设置有一与超导控制器相对应的检测孔。该检测孔使得检查者的身体可与超导控制器直接接触。
本发明还提出一种具有胶囊内镜控制系统的检测设备，包括病床、胶囊内镜、超导装置和外置磁铁，所述胶囊内镜内设置有内置永磁铁，所述外置磁铁和内置永磁铁相互作用，控制所述胶囊内镜移动与姿态变化；所述超导装置包括超导控制器、超导控制器移动装置和冷却剂瓶，所述超导控制器内设置有超导体，所述冷却剂瓶出液口连接到所述超导控制器中使所述超导体表现为超导状态，超导体产生抗磁力使胶囊内镜悬浮和姿态保持，所述超导控制器移动装置与超导控制器连接，超导控制器移动装置控制所述超导控制器移动，超导控制器移动带动胶囊内镜移动；所述病床中间设置有至少一个检测孔，所述超导控制器位于检测孔的下方，检查者位于检测孔的上方，超导控制器通过该检测孔控制检查者体内的胶囊内镜悬浮、移动和姿态保持。
本发明的有益效果是：本发明使用外置磁铁和胶囊内镜中的内置永磁铁相互作用，利用外置磁铁控制胶囊内镜移动到需要观察的部位，并控制胶囊内镜镜头方向；然后利用超导控制器的抗磁力实现胶囊内镜在消化道内的悬浮、移动和姿态保持，从而实现了在对检查者进行检查时，可以有针对性的对需要重点检查的部位着重检测，同时也解决了胶囊内镜在拍摄中可能出现漏拍的问题，同时拍摄得到的照片的质量能得到较大提高，从而使医护人员对检查者的身体状况能做出更准确的判断。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是胶囊内镜结构示意图；
图2是超导装置结构示意图；
图3是超导控制器结构示意图；
图4是外置磁铁结构示意图；
图5是超导体控制磁铁悬浮的原理示意图。
附图标记：
1镜头、2图像传感器、3、图像处理模块、4电池模块、5射频模块、6胶囊外壳、7内置永磁铁、8光学前盖、9超导控制器、10超导控制器移动装置、11冷却剂瓶、12病床、13检测孔、14机械手臂、15液位显示器、16信号线输出口、17进液口、18连接器、19冷却剂腔、20控制腔、21第一隔温层、22第二隔温层、23超导体、24a第一温度传感器、24b第二温度传感器、24c第三温度传感器、25温度传感器传输线、26控制电路、27控制电路输出线、28USB连接线、29冷却剂瓶阀门、30冷却剂瓶出液口、31冷却剂输送管、32控制器。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
如图1-4所示，本发明提供了一种胶囊内镜控制系统，包括胶囊内镜、超导装置和外置磁铁，所述胶囊内镜内设置有内置永磁铁7，所述外置磁铁和内置永磁铁7作用，控制所述胶囊内镜移动与姿态变化；
所述超导装置包括超导控制器9、超导控制器移动装置10和冷却剂瓶11，所述超导控制器9内设置有超导体23，所述冷却剂瓶出液口30连接到所述超导控制器9中，使所述超导体23表现为超导状态，冷却剂瓶出液口30通过冷却剂输送管31连接到超导控制器9的进液口17，冷却剂瓶11向超导控制器9提供冷却剂，冷却剂使超导体23产生抗磁力使胶囊内镜悬浮、移动和姿态保持，所述超导控制器移动装置10设置有一机械手臂14，所述超导控制器移动装置10通过该机械手臂14与超导控制器9连接，驱动超导控制器9移动，超导控制器9移动带动胶囊内镜移动。
该控制系统还包括病床12，所述病床12中间设置有一与超导控制器9相对应的检测孔13。该检测孔13使得检查者的身体可与超导控制器9直接接触。
本实施例中，胶囊内镜还包括胶囊外壳6、光学前盖8、镜头1、图像传感器2、图像处理模块3、电池模块4、射频模块5；其中，电池模块4为胶囊内镜供电，镜头1与图像传感器2输入端连接，所述图像传感器2输出端连接图像处理模块3输入端，图像处理模块3输出端连接所述射频模块5输入端，图像传感器2将采集到的图像信号发送给图像处理模块3处理，图像处理模块3将图像信号处理后发送给射频模块5，射频模块5再将得到的处理后的图像信号发送到外部记录仪接收。内置永磁铁7与电池模块4连接。
作检查时，检查者吞下胶囊内镜，当胶囊内镜移动到需要观察的消化器官内时，检查者肚子向下躺在病床12上，肚子在病床12的检测孔13中露出来。
打开冷却剂瓶阀门29，使冷却剂瓶11中的冷却剂通过冷却剂输送管31输送到超导控制器9中，使超导体23降温。当温度减低到一定程度时，超导体23的超导性能激发，产生抗磁力。采用同性相吸、异性相斥的原理，用外置磁铁在检查者背部与内置永磁铁7相互作用，控制胶囊内镜移动到需要观察的部位，并控制胶囊内镜镜头1方向。当胶囊内镜的位置和镜头1方向达到要求后，移开外置磁铁，将超导控制器9移动到检查者肚子下，超导控制器9中的超导体23的抗磁力使胶囊内镜悬浮，即当超导体23的抗磁力与胶囊内镜的重力平衡的时候，如图5所示，胶囊内镜将悬浮在超导控制器9上方并保持姿态不变，期间可以调节冷却剂的输入量来调节超导体23的抗磁力大小，从而控制胶囊内镜的上下移动，也可以通过超导控制器移动装置10利用机械手臂14控制超导控制器9上下左右前后移动引起超导控制器9中心点的移动，从而控制胶囊内镜的移动，也可以两种调节方式同时进行，实现胶囊内镜的上下左右前后移动，在这期间，胶囊内镜可保持姿态不变。通过这一方法，可保证胶囊内镜镜头与消化道病变之间的角度和距离最优化，从而拍摄有针对性的照片，也能够有效地降低漏拍率。医生可根据情况，使用冷却剂瓶阀门29控制流入超导控制器9的冷却剂流量，以保证超导体23一直处于最低的温度，从而保证足够的抗磁力。
当需要改变胶囊内镜姿态和镜头1方向时，移开超导控制器9，使用外置磁铁控制胶囊内镜改变姿态和方向，然后再移开外置磁铁，使用超导控制器9继续检查，本实施例中的外置磁铁可以是外置永磁铁，也可以是外置电磁铁。
作为本实施例的优选方案，所述超导控制器9包括冷却剂腔19和控制电路26，所述超导体23设置于冷却剂腔19内，冷却剂也通过冷却剂输送管31进入冷却剂腔19内对超导体23进行降温，所述控制电路26连接一控制器32的输入端，所述控制器32输出端连接到超导控制器移动装置10输入端，所述控制器32接收控制电路26传输的数据，并向超导控制器移动装置10发出对超导控制器9的移动指令。
本实施例中，所述超导控制器9还包括控制腔20，所述控制电路26设置于控制腔20内。控制电路26的信号通过控制电路输出线27输送到信号线输出口16，信号线输出口16与一连接器18连接，将控制电路26的信号通过连接器18传输到控制器32。控制器32内设置有电源模块，该电源模块通过连接器18给控制电路26供电。
控制器32通过USB连接线28连接超导控制器移动装置10，医护人员可根据检查的具体要求，由控制器32通过USB连接线28向超导控制器移动装置10发出移动指令，超导控制器移动装置10指行指令，控制超导控制器9的移动。
所述超导控制器9上还设置有液位显示器15，所述液位显示器15为一透明耐温管，通过等液面原理显示冷却剂在冷却剂腔19内的液位高度，同时其为非封闭管，敞开于空气中，用于冷却剂气化，排出多余的冷却剂。
为保证控制电路26的正常运行，所述冷却剂腔19和控制电路26之间设置有第一隔温层21。所述第一隔温层21采用隔温材料制成，用其将冷却剂腔19和控制电路26隔离开来，使冷却剂腔19的低温不会传输到控制腔20，保证控制电路26的正常运行。
为保证检查者的安全，所述冷却剂腔19顶部设置有第二隔温层22。冷却剂腔19的顶部与人体接触或接近，第二隔温层22采用隔温材料制成，使冷却剂腔19的低温不会传出，保证超导控制器9接触人体时不会使人体皮肤冻伤。
为更好的计算胶囊内镜在人体内的位置，所述冷却剂腔19内设置有温度传感器，所述温度传感器输出端连接控制电路26输入端，所述温度传感器检测超导体23的温度，并将所检测到的温度信号传递给控制电路26，控制电路26将所接收到的数据传递给控制器32，通过计算温度传感器的信息，计算胶囊内镜在体内相对于超导控制器9悬浮的高度。
作为本实施例的优选方案，所述温度传感器包括第一温度传感器24a、第二温度传感器24b和第三温度传感器24c，所述第一温度传感器24a设置于超导体23上表面，采集超导体23上表面温度；所述第二温度传感器24b设置于超导体23内部，采集超导体23内部温度；所述第三温度传感器24c设置于超导体23下表面，采集超导体23下表面温度。
所述第一温度传感器24a、第二温度传感器24b和第三温度传感器24c均通过温度传感器传输线25连接到控制电路26输入端，将第一温度传感器24a、第二温度传感器24b和第三温度传感器24c的信息传输到控制电路26。从三个方面检测超导体23的温度，提高了计算胶囊内镜在体内相对于超导控制器9悬浮的高度的准确性。
考虑到实施成本问题，在本发明中，所述超导体23为YBCO合金，冷却剂为液氮。YBCO即为钇钡铜氧，在温度下降到90K的时候，可使超导体23转变成超导状态，它的超导转变温度高于液氮的沸点，所以使用成本较低的液氮就可以冷却，从而使得该控制系统实施成本降低，经济性较高。
本发明还提出一种具有胶囊内镜控制系统的检测设备，包括病床12、胶囊内镜、超导装置和外置磁铁，所述胶囊内镜内设置有内置永磁铁7，所述外置磁铁和内置永磁铁7相互作用，控制所述胶囊内镜移动与姿态变化；所述超导装置包括超导控制器9、超导控制器移动装置10和冷却剂瓶11，所述超导控制器9内设置有超导体23，所述冷却剂瓶出液口30连接到所述超导控制器9中使所述超导体23表现为超导状态，超导体23产生抗磁力使胶囊内镜悬浮、移动和姿态保持，所述超导控制器移动装置10与超导控制器9连接，超导控制器移动装置10控制所述超导控制器9移动，超导控制器9移动带动胶囊内镜移动；所述病床12中间设置有至少一个检测孔13，所述超导控制器9位于检测孔13的下方，检查者位于检测孔13的上方，超导控制器9通过该检测孔13控制检查者体内的胶囊内镜悬浮、移动和姿态保持。
通过使用外置磁铁和胶囊内镜中的内置永磁铁7相互作用，利用外置磁铁控制胶囊内镜移动到需要观察的部位，并控制胶囊内镜镜头1方向；然后利用超导控制器9的抗磁力实现胶囊内镜在消化道内的悬浮、移动和姿态保持，从而实现了在对检查者进行检查时，可以有针对性的对需要重点检查的部位着重检测，同时也解决了胶囊内镜在拍摄中可能出现漏拍的问题，同时拍摄得到的照片的质量能得到较大提高，从而使医护人员对检查者的身体状况能做出更准确的判断。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种胶囊内镜控制系统，包括胶囊内镜，其特征在于，还包括超导装置和外置磁铁，所述胶囊内镜内设置有内置永磁铁，所述外置磁铁和内置永磁铁相互作用，控制所述胶囊内镜移动与姿态变化；
所述超导装置包括超导控制器、超导控制器移动装置和冷却剂瓶，所述超导控制器内设置有超导体，所述冷却剂瓶出液口通过冷却剂输送管连接到所述超导控制器的进液口中使所述超导体表现为超导状态，超导体产生抗磁力使胶囊内镜悬浮、移动和姿态保持，所述超导控制器移动装置与超导控制器连接，超导控制器移动装置控制所述超导控制器移动，超导控制器移动带动胶囊内镜移动。
2.根据权利要求1所述的胶囊内镜控制系统，其特征在于，所述超导控制器包括冷却剂腔和控制电路，所述超导体设置于冷却剂腔内，所述控制电路连接一控制器的输入端，所述控制器输出端连接到超导控制器移动装置输入端，所述控制器接收控制电路传输的数据，并向超导控制器移动装置发出对超导控制器的移动指令。
3.根据权利要求2所述的胶囊内镜控制系统，其特征在于，所述冷却剂腔和控制电路之间设置有第一隔温层。
4.根据权利要求2所述的胶囊内镜控制系统，其特征在于，所述冷却剂腔顶部设置有第二隔温层。
5.根据权利要求2所述的胶囊内镜控制系统，其特征在于，所述冷却剂腔内设置有温度传感器，所述温度传感器输出端连接控制电路输入端，所述温度传感器检测超导体的温度，并将所检测到的温度信号传递给控制电路。
6.根据权利要求5所述的胶囊内镜控制系统，其特征在于，所述控制器与控制电路通过一连接器连接，并接收控制电路传输的数据，控制器通过计算温度传感器传输的信息，计算胶囊内镜在体内相对于超导控制器悬浮的高度，所述控制器通过USB连接线与超导控制器移动装置连接，并向其输送对超导控制器的移动方案。
7.根据权利要求5所述的胶囊内镜控制系统，其特征在于，所述温度传感器包括第一温度传感器、第二温度传感器和第三温度传感器，所述第一温度传感器设置于超导体上表面，采集超导体上表面温度；所述第二温度传感器设置于超导体内部，采集超导体内部温度；所述第三温度传感器设置于超导体下表面，采集超导体下表面温度；所述第一温度传感器、第二温度传感器和第三温度传感器均连接到控制电路输入端。
8.根据权利要求1所述的胶囊内镜控制系统，其特征在于，所述超导体为YBCO合金，所述冷却剂瓶中采用的冷却剂为液氮。
9.根据权利要求1所述的胶囊内镜控制系统，其特征在于，还包括病床，所述病床中间设置有一与超导控制器相对应的检测孔。
10.具有如权利要求1所述的胶囊内镜控制系统的检测设备，其特征在于，包括病床、胶囊内镜、超导装置和外置磁铁，所述胶囊内镜内设置有内置永磁铁，所述外置磁铁和内置永磁铁相互作用，控制所述胶囊内镜移动与姿态变化；
所述超导装置包括超导控制器、超导控制器移动装置和冷却剂瓶，所述超导控制器内设置有超导体，所述冷却剂瓶出液口连接到所述超导控制器中使所述超导体表现为超导状态，超导体产生抗磁力使胶囊内镜悬浮、移动和姿态保持，所述超导控制器移动装置与超导控制器连接，超导控制器移动装置控制所述超导控制器移动，超导控制器移动带动胶囊内镜移动；
所述病床中间设置有至少一个检测孔，所述超导控制器位于检测孔的下方，检查者位于检测孔的上方，超导控制器通过该检测孔控制检查者体内的胶囊内镜悬浮、移动和姿态保持。
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