CN108451486A - 一种自驱动胶囊内镜 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自驱动胶囊内镜，包括光学窗罩、LED灯组、信息接收与处理装置、控制电路、驱动电源组、电机座、微型螺旋桨、整流帽、微型拍摄装置、柔性导流体、壳体、微型电机、过滤网。所述的光学窗罩外罩于微型拍摄装置；所述的微型拍摄装置周边设有LED灯组；所述壳体的外表面设有至少一圈柔性导流体；所述的驱动电源组至少含有一个电源单元；所述的微型电机的动力输出轴端设有一叶数至少为两叶微型螺旋桨，所述的微型螺旋桨外罩有一过滤网。本发明中在胶囊内镜外部设有多圈柔性导流体及采用特殊结构的驱动装置，有利于增大了胶囊内镜在肠道运动时的摩擦力，防止了胶囊内镜在肠道内部的翻滚可以实现胶囊内镜在肠道内部的反复观察、实时摄像。

Description

一种自驱动胶囊内镜

技术领域

本发明涉及一种自驱动胶囊内镜属于医疗器械技术领域，尤其是一种采用微型微型螺旋桨驱动的医用无线胶囊内镜。

背景技术

“胶囊内镜”是医用无线内窥镜系统的简称，是一种新型的无创无痛消化道及肠道的无线检测系统，它由实现消化道检测功能的形如药丸的胶囊和体外图像记录仪组成，由于采用微光机电技术，智能内镜尺寸很小，病人在吞服过程中无须麻醉且行动自由，免除了传统检测方法所带来的痛苦和不便。由于该项技术蕴藏着巨大的商业利益及应用前景，而且具有操作简单、无痛、无交叉感染等优点，胶囊内镜受到国内外越来越多的研究者的青睐。

但是通过临床实验表明，胶囊内镜仍然存在着一些技术问题亟待解决。首先，由于小肠内部的环境十分复杂，现有技术中的胶囊内镜在肠道运行时，极易发生翻滚，影响胶囊内镜的工作性能，有时甚至导致胶囊内镜卡于肠道内部。针对该问题专利号为201210410270.0名称为《一种消化道自稳探路胶囊》的发明专利中提出了一种胶囊自稳方法，该发明的主要思想是在现有的胶囊内镜后端设有一生物材料制作的压缩弹簧，所述的压缩弹簧包裹于一肠溶外壳。当该胶囊口服进入肠道后，肠溶外壳在肠道内部分解液的作用下分解，从而释放该压缩弹簧，该伸长的压缩弹簧使胶囊内镜的总长度增加，可以一定程度的维持胶囊内镜在肠道内的稳定。但是该种方案所增加的压缩弹簧机构仅仅是为了增加胶囊内镜的长度，功能单一，而且伸长的压缩弹簧暴露于肠道内有可能会对肠道造成不必要的伤害。其次，由于肠道病灶位置的不定性及病变程度的严重性，常需要控制胶囊内镜在病灶处的暂定拍摄图像或者使胶囊内镜在病灶处反复来回拍摄。现有技术中的胶囊内镜常依靠肠道的蠕动前进，没有自驱动能力，针对该技术问题专利号为200920127384.8名称为《轮式通用驱动胶囊》的实用新型中公开了一种胶囊驱动方法，该实用新型采用通过电机驱动，然后采用蜗轮蜗杆机构带动驱动轮，从而驱动胶囊。该实用新型采用蜗轮蜗杆传动机构，一定程上增加了其工作时的能量耗损，缩短了胶囊内镜的使用寿命，而且该蜗轮蜗杆机构暴露于肠道，食糜中的大物质团有可能会进入蜗轮蜗杆机构致使该驱动机构停止工作，失去自驱动功能。同时该驱动轮直接暴露于肠道壁，有可能会对肠道壁造成不必要的损害，而且在病灶处容易顿留。再者，胶囊内镜在肠道内部的动力源主要来自肠道壁上的绒毛的蠕动带动胶囊的运动，现有技术中的胶囊外壁常为光滑的壳体，导致胶囊内镜在肠道内部所受的作用小，不利于其运动。针对该技术问题专利号为201220135353.3，名称为《胶囊内镜》的发明中公开了一种方案的胶囊内镜其外表壳体为光滑，光滑的外壳体在肠道内部运动时所受的肠道内壁绒毛的摩擦作用力小，极大程度上影响其在肠道内部的运动，延长了胶囊内镜在肠道内的工作时间，而且该种结构的胶囊内镜不设有自驱动装置，不利于胶囊内镜的运动控制，一定程度上阻碍了胶囊内镜的发展。

因此，综合上述现有技术中的胶囊内镜所存在的技术问题，需要一种胶囊内镜不仅能够增大胶囊内镜工作时的摩擦力，而且迎合肠道内壁绒毛的蠕动。同时该种胶囊内镜还具有自驱动功能，能够在肠道内部往复来回运动，最重要的是胶囊内镜工作时不会给肠道带来不必要的伤害。

发明内容

技术问题

本发明要解决的技术问题是提出一种自驱动胶囊内镜，不仅可以避免胶囊内镜在肠道内的翻滚实现其往复来回运动，而且能够迎合肠道内壁绒毛的蠕动，同时该胶囊内镜在工作过程不会对肠道造成伤害。

技术方案

为了解决上述技术问题，本发明的一种自驱动胶囊内镜包括光学窗罩、LED灯组、信息接收与处理装置、控制电路、驱动电源组、电机座、微型螺旋桨、整流帽、微型拍摄装置、柔性导流体、壳体、微型电机、过滤网。所述的光学窗罩外罩于微型拍摄装置；所述的微型拍摄装置周边设有LED灯组；所述壳体的外表面设有至少一圈柔性导流体；所述的驱动电源组至少含有一个电源单元；所述的微型电机的动力输出轴端设有一叶数至少为两叶微型螺旋桨，所述的微型螺旋桨外罩有一过滤网。

更进一步地，所述的光学窗罩罩于微型拍摄装置的外部，采用有利于微型拍摄装置光线的穿透，且不易于被肠液分解的生物塑料或者高分子材料加工制作。

更进一步地，所述的壳体外表面设有特殊形状的柔性导流体，所述的壳体采用不易于被肠液分解的生物塑料或者高分子材料加工制作。所述的柔性导流体两迎流面形状相异，其两迎流面对流经其的流体所产生的流动阻力不等，其剖面结构由1/4圆面及四边形组成且其外表面为无尖锐凸出部分的凸出柔性体等。

更进一步地，所述的电机座紧固于所述的壳体，所述的微型电机固定于电机座，所述的电机座紧固于胶囊内镜的壳体，所述的微型电机的动力输出轴做绕轴的正、反向旋转运动，而且其转速可以通过控制电路施加的激励信号控制。为了防止肠道内部液体进入微型电机，在微型电机动力输出轴与电机座之间设有一密封件，所述的微型电机动力输出轴上设有一微型螺旋桨。

更进一步地，所述的微型螺旋桨设于微型电机动力输出轴端，所述的微型螺旋桨至少含有两叶旋翼，所述的微型螺旋桨其旋翼正向旋转时能推动胶囊内镜沿肠道前进运动，逆向旋转时能推动胶囊内镜在肠道内反向运动，所述的微型螺旋桨其迎流端处设有一整流帽，其背流端处设有一挡块。

更进一步地，所述的微型螺旋桨外罩有一不易于变形的过滤网，所述的过滤网允许水分子等小微团自由进出，且能够阻挡肠道食糜中大物质团进入微型螺旋桨区域，其有采用不易于被肠液分解的生物塑料或者高分子材料加工制作。

更进一步地，所述的控制电路串联于驱动电源组与微型电机之间。

更进一步地，所述的信息接收与处理装置与驱动电源组相连，其包括信号无线发射器、信号无线接收器、图像传感器及图像处理器。

更进一步地，所述的驱动电源组为胶囊内镜提供所需的动力源，其至少含有一个电源单元。

更进一步地，所述的胶囊内镜的总长度比大于肠道的直径尺寸，其外轮廓直径小于肠道的直径尺寸。

有益效果

与现有技术相比，本发明中一种自驱动胶囊内镜有益效果如下：

1.本发明中的胶囊内镜采用壳体其外表面设有柔性导流体，所述的柔性导流体两迎流面形状相异，当胶囊内镜在肠道内部随肠道内壁上的绒毛蠕动时，胶囊内镜所受的绒毛推力大于绒毛对其运动的阻力，从而实现胶囊内镜在肠道内部的自蠕动，而且柔性导流体增大了胶囊内镜表面的摩擦力，进一步助进了胶囊内镜的运动，降低了其运动能耗。

2. 本发明中的胶囊内镜采用微型螺旋桨驱动机构，通过控制控制电路可以控制微型电机的转速，带动微型螺旋桨的运动，微型螺旋桨促使肠道内部流场的变化，从而带动肠道内部胶囊内镜的运动，可以实现胶囊内镜的在肠道内部的来回往返运动，同时当遇到病灶时，可以实现在病灶处的停留，从而达到胶囊内镜在肠道内部的反复观察、实时摄像。其次所述的微型螺旋桨外罩有一过滤网，不仅将微型螺旋桨机构与肠道相隔离，为微型螺旋桨的工作提供了一个稳定环境，而且避免了对肠道造成不必要的伤害。

3. 本发明中的胶囊内镜与现有技术中的胶囊内镜相比，适当的延长了其自身的长度，有效的防止了其在肠道内部的翻滚，为胶囊内镜的拍摄提供了一个稳定的环境。

附图说明

图1为本发明中的一个实施例的胶囊内镜剖面结构示意图。

图2为图1所示的胶囊内镜的整体外观图。

图3为本发明中的另一个实施例的胶囊内镜剖面结构示意图。

图4为本发明中的一个实施例的胶囊内镜在肠道内部的工作示意图。

具体实施方式

实施例一：

如附图1、2所示，本发明的一种自驱动胶囊内镜包括光学窗罩1、LED灯组2、信息接收与处理装置3、控制电路4、驱动电源组5、电机座6、微型螺旋桨7、整流帽8、微型拍摄装置9、柔性导流体11、壳体12、微型电机13、过滤网17。

其中，所述的光学窗罩1采用易于微型拍摄装置光线的穿透且不易于被肠液分解的生物塑料或者高分子材料加工制作，所述的光学窗罩1外罩于微型拍摄装置9，光学窗罩1固定于壳体12。环绕所述的微型拍摄装置9周边设有一LED灯组2，所述的LED灯组2至少含有1个以上的LED灯，所述的微型拍摄装置9与LED灯组2焊接于电路板10，所述的电路板10与信息接收与处理装置3相连并固定于壳体12。

其中，所述的信息接收与处理装置3与驱动电源组5相连，其包括信号无线发射器、信号无线接收器、图像传感器及图像处理器，所述的驱动电源组5至少包含一个电源单元。

其中，所述的壳体12外部设有多圈的特殊形状的柔性导流体11，所述的壳体12至少布有一圈的柔性导流体11，所述的柔性导流体11在壳体12呈一定距离的均匀布置。所述的柔性导流体11两迎流面形状相异，其两迎流面对流经其的流体所产生的流动阻力不等。柔性导流体11为其剖面结构由1/4圆面及四边形组成且其外表面为无尖锐凸出部分的凸出柔性体等，柔性导流体11由不易于被肠液分解的生物塑料或者高分子材料加工制作。

其中，所述的壳体12内部设有一电机座6，所述的电机座6紧固一微型电机13，在微型电机13设有一动力输出轴15，所述的微型电机13与控制电路4相连，所述的微型电机13的动力输出轴15做绕轴的正、反向旋转运动，而且其转速可以通过控制电路4施加的激励信号控制，所述的电机座6与动力输出轴15之间设有一密封件14。

其中，所述的动力输出轴15设有一微型螺旋桨7，所述的微型螺旋桨7至少含有两叶旋翼，所述的微型螺旋桨7，所述的微型螺旋桨7其迎流端处设有一整流帽8，其背流端处设有一挡块16。

其中，所述的微型螺旋桨7外部罩有一不易于变形的过滤网17，所述的过滤网17允许水分子等小微团自由进出，且能够阻挡肠道食糜中大物质团进入微型螺旋桨7区域，其有采用不易于被肠液分解的生物塑料或者高分子材料加工制作。

其中，所述的胶囊内镜整体长度大于肠道的直径，其外轮廓直径小于肠道的直径。

实施例二：

如图3所示，本实施例的雾化器采用与实施例一基本相同的结构，由光学窗罩1、LED灯组2、信息接收与处理装置3、控制电路4、驱动电源组5、电机座6、微型螺旋桨7、整流帽8、微型拍摄装置9、柔性导流体11、壳体12、微型电机13、过滤网17，所不同的是绕壳体12外表面设有多圈柔性导流体11，每圈柔性导流体11均匀分布多个由1/4半球缺及四边形组成的无尖锐凸出部分的凸出柔性体，而且每圈柔性导流体11在壳体12呈一定间距的均匀分布。

结合图4描述该种胶囊内镜在肠道内部的工作流程：

在病人做好肠道清理工作后，在医生的指导下口服该胶囊内镜，胶囊内镜随着消化道进入肠道，胶囊内镜在肠道内壁上的绒毛作用下不断的前进，由于该种胶囊内镜采用特殊结构的柔性导流体，胶囊内镜在沿胶囊内镜前进方向受到来自肠道绕毛的推力作用远远大于背离胶囊内镜前进方向受到来自肠道绕毛的阻力作用，故胶囊内镜可以在肠道内部平缓的运动。

当需要胶囊内镜快速的运动时，可以给控制电路发射一激励信号，控制电路控制微型电机正向运动，微型电机带动微型螺旋桨正向旋转，微型螺旋桨带动肠道内部流场的变化，沿胶囊内镜前进方向给胶囊内镜施加一推力，从而推动胶囊内镜的快速运动。

当胶囊内镜运动至肠道病灶处时，可以给控制电路发射一激励信号，控制电路控制微型电机反向运动，并且控制微型电机的转速，使微型螺旋桨沿背离胶囊内镜前进方向所产生的作用力接近于肠道蠕动时作用于胶囊内镜的作用力，从而实现将囊内镜在病灶处的滞留，微型拍摄装置就可以详细的拍摄病灶图像。

当需要胶囊内镜反向运动，往复来回拍摄病灶图像时，可以给控制电路发射一激励信号，控制电路控制微型电机反向运动，并且控制微型电机的转速，使微型螺旋桨沿背离胶囊内镜前进方向所产生的作用大于肠道蠕动时作用于胶囊内镜的作用力，就可以实现胶囊内镜的反向运动。如此循环就可以实现胶囊内镜在肠道内部的单点拍摄，来回往复拍摄。

Claims (9)

1.一种自驱动胶囊内镜包括光学窗罩（1）、LED灯组（2）、信息接收与处理装置（3）、控制电路（4）、驱动电源组（5）、电机座（6）、微型螺旋桨（7）、微型拍摄装置（9）、柔性导流体（11）、壳体（12）、微型电机（13）、过滤网（17）；所述的光学窗罩（1）外罩于微型拍摄装置（9）；所述的微型拍摄装置（9）周边设有LED灯组（2）；所述壳体（12）的外表面设有至少一圈柔性导流体（11）；所述的驱动电源组（5）至少含有一个电源单元；所述的微型电机（13）的动力输出轴（15）端设有一叶数至少为两叶微型螺旋桨（7），所述的微型螺旋桨（7）外罩有一过滤网。

2.如权利要求1所述的自驱动胶囊内镜，其特征在于：所述的微型拍摄装置（9）外部罩有一光学窗罩（1），所述的光学窗罩（1）所采用有利于微型拍摄装置（9）光线的穿透，且不易于被肠液分解的生物塑料或者高分子材料加工制作。

3.如权利要求1所述的自驱动胶囊内镜，其特征在于：所述的壳体（12）外表面设有特殊形状的柔性导流体（11），所述的柔性导流体（11）两迎流面形状相异，两迎流面对流经其的流体所产生的流动阻力不等，所述的柔性导流体（11）其剖面结构由1/4圆面及四边形组成，其外表面为无尖锐凸出部分。

4.如权利要求1所述的自驱动胶囊内镜，其特征在于：所述的微型螺旋桨（7）设于微型电机（13）动力输出轴（15），所述的微型螺旋桨（7）至少含有两叶旋翼，所述的微型螺旋桨（7）其迎流端处设有一整流帽（8），其背流端处设有一挡块（16）。

5.如权利要求1所述的自驱动胶囊内镜，其特征在于：所述的微型螺旋桨（7）外罩有一不易于变形的过滤网（17），所述的过滤网（17）允许水分子等小微团自由进出，且能够阻挡肠道食糜中大物质团进入微型螺旋桨（7）区域，其有采用具有一定强度的且不易于被肠液分解的生物塑料或者高分子材料加工制作。

6.如权利要求1所述的自驱动胶囊内镜，其特征在于：所述的微型电机（13）固定于电机座（6），所述的电机座（6）紧固于胶囊内镜的壳体（12），所述的电机座（6）与微型电机（13）的动力输出轴（15）设有一密封件（14）；所述的微型电机（13）的动力输出轴（15）做绕轴的正、反向旋转运动，而且其转速可以通过控制电路（4）施加的激励信号控制。

7.如权利要求1所述的自驱动胶囊内镜，其特征在于：所述的控制电路（4）串联于驱动电源组（5）与微型电机（13）之间。

8.如权利要求1所述的自驱动胶囊内镜，其特征在于：所述的信息接收与处理装置（3）与驱动电源组（5）相连，其包括信号无线发射器、信号无线接收器、图像传感器及图像处理器。

9.如权利要求1所述的自驱动胶囊内镜，其特征在于：所述的驱动电源组（5）为胶囊内镜提供所需的动力源，其至少含有一个电源单元。