CN108720792A - 一种蠕动自定位胶囊内镜 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种蠕动自定位胶囊内镜，包括柔性支脚、光学窗罩、微型拍摄装置、LED灯组、微型气泵、储气室、气囊室、信息接收与处理装置、控制电路、驱动电源组、微型拍摄装置、光学窗罩；所述的柔性支脚包括第一柔性支脚和第二柔性支脚，所述的柔性支脚由气囊、导气管组成，所述的柔性支脚连接于所述的微型气泵。本发明中在胶囊内镜采用两个相互独立工作的柔性支脚控制胶囊内镜的运动及定位，通过控制微型气泵的工作，从而实现柔性支脚的运动与停止，可以实现胶囊内镜在肠道病灶处的精准定位，可对病灶处反复观察、实时采集图像，减轻了医生的工作强度，同时可减少胶囊内镜工作时对肠道的伤害。

Description

一种蠕动自定位胶囊内镜

技术领域

本发明涉及一种蠕动自定位胶囊内镜属于医疗器械技术领域，具体的是一种采用双柔性支脚蠕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自定位前进，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自定位带动胶囊的运动，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201410523743.7，名称为《弹性杆导向式胶囊內镜机器人驻停及位姿调整装置与方法》的发明公开了一种弹性杆导向式胶囊内镜机器人驻停及位姿调整装置与方法，涉及内窥镜微型胶囊机器人。该种结构的的胶囊内镜采用了欠驱动的方式使装置结构简单，解决了胶囊内镜机器人体积大，不易吞服和在肠道中蠕动困难的问题；通过定点驻停和位姿调整，实现对患者胃肠道进行全方位诊疗，但是该种结构复杂，难于实现内镜在肠道内的精确定位。

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自定位。同时该种胶囊内镜还能够在肠道内部往复来回运动并能够自定位，实现对病灶的精准拍摄，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蠕动自定位胶囊内镜，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，而且能够使胶囊内镜在肠道病灶处精确定位，实现对病灶的长久拍摄观察，同时该胶囊内镜在工作过程可减少对肠道的伤害。

技术方案

为了解决上述技术问题，本发明的一种蠕动自定位胶囊内镜包括一种蠕动自定位胶囊内镜包括第一柔性支脚、第一光学窗罩、第一微型拍摄装置、第一LED灯组、第一微型气泵、第一储气室、第一气囊室、信息接收与处理装置、控制电路、驱动电源组、第二微型气泵、第二储气室、第二气囊室、第二LED灯组、第二微型拍摄装置、第二光学窗罩、第二柔性支脚；所述的一光学窗罩外罩于第一微型拍摄装置，所述的第一微型拍摄装置周边设有第一LED灯组；所述的第一柔性支脚由第一气囊、第一导气管组成；所述的第二光学窗罩外罩于第二微型拍摄装置，所述的第二微型拍摄装置周边设有第二LED灯组；所述的第二柔性支脚由第二气囊、第二导气管组成。

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，所述的第一气囊、第一导气管连接于第一储气室，所述的第一储气室连接于第一微型气泵；所述的第一气囊、第一导气管未充气状态下收纳于第一气囊室；所述的第一气囊、第一导气管由天然橡胶加工而成；在充气状态下，所述的第一气囊展开为特定形状，所述的第一气囊其与肠道内壁相接触处设有多个半圆柱形折皱，所述的半圆柱形折皱交叉分布。

更进一步地，所述的蠕动自定位胶囊内镜，其特征在于：所述的第一微型气泵连接于第一储气室与第一导气管之间，所述的第一储气室储有纯净的氧气、氮气等对人体无害的气体。

更进一步地，所述的蠕动自定位胶囊内镜，其特征在于：所述的第二气囊、第二导气管连接于第二气囊室，所述的第二气囊室连接于第二微型气泵；所述的第二气囊、第二导气管未充气状态下收纳于第二气囊室；所述的第二气囊、第二导气管由天然橡胶加工而成；在充气状态下，所述的第二气囊展开为特定形状，所述的第二气囊其与肠道内壁相接触处设有多个半圆柱形折皱，所述的半圆柱形折皱交叉分布。

更进一步地，所述的蠕动自定位胶囊内镜，其特征在于：所述的第二微型气泵连接于第二储气室与第二导气管之间，所述的第二储气室储有纯净的氧气、氮气等对人体无害的气体。

更进一步地，所述的蠕动自定位胶囊内镜，其特征在于：所述的第一柔性支脚与第二柔性支脚可分别独立工作；所述的第一微型气泵、第二微型气泵连接于控制电路，所述控制电路连接于所述的信息接收与处理装置，所述的信息接收与处理装置用于胶囊内镜控制信号的接受、处理与信号的发送；所述的驱动电源组用于胶囊内镜的动力源。

更进一步地，所述的控制电路连接于驱动电源组与微型电机之间。

更进一步地，所述的第一微型拍摄装置、第二微型拍摄装置用于内镜对肠道内部图像的采集，并将所采集的图像发送于信息接收与处理装置。

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，本发明中一种蠕动自定位胶囊内镜有益效果如下：

1.本发明中的胶囊内镜采用特殊结构的双柔性支脚，通过两个相互独立工作的柔性支脚控制胶囊内镜的运动及定位，通过控制微型气泵的运动与停止，从而实现柔性支脚的运动，可以实现胶囊内镜在肠道病灶处的精准定位，可对病灶处反复观察、实时采集图像，减轻了医生的工作强度，同时减少胶囊内镜对肠道的伤害。

2.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为本发明中胶囊内镜在肠道内部的工作示意图。

图2为本发明中胶囊内镜工作状态下单个支脚在肠道内部的工作示意图。

图3为本发明中胶囊内镜在肠道内部的未工作状态下的剖面结构示意图。

图4为本发明中胶囊内镜在工作状态下剖面结构示意图。

图5为本发明中胶囊内镜支脚工作状态下的剖面结构示意图。

附图标记说明：

肠道1、第一气囊2、第一柔性支脚3、第一导气管4、第一光学窗罩5、第一微型拍摄装置6、第一LED灯组7、第一微型气泵8、第一储气室9、第一气囊室10、信息接收与处理装置11、控制电路12、驱动电源组13、第二储气室14、第二气囊室15、第二微型气泵16、第二LED灯组17、第二微型拍摄装置18、第二光学窗罩19、第二导气管20、第二柔性支脚21、第二气囊22、肠液23、半圆柱形折皱201。

具体实施方式

如附图1、2所示，一种蠕动自定位胶囊内镜包括第一柔性支脚3、第一光学窗罩5、第一微型拍摄装置6、第一LED灯组7、第一微型气泵8、第一储气室9、第一气囊室10、信息接收与处理装置11、控制电路12、驱动电源组13、第二微型气泵16、第二储气室14、第二气囊室15、第二LED灯组17、第二微型拍摄装置18、第二光学窗罩19、第二柔性支脚21；所述的一光学窗罩5外罩于第一微型拍摄装置6，所述的第一微型拍摄装置6周边设有第一LED灯组7；所述的第一柔性支脚3由第一气囊2、第一导气管4组成；所述的第二光学窗罩19外罩于第二微型拍摄装置18，所述的第二微型拍摄装置18周边设有第二LED灯组17；所述的第二柔性支脚21由第二气囊22、第二导气管20组成。

其中，所述的第一光学窗罩5罩于第一微型拍摄装置6的外部，采用有利于第一微型拍摄装置6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。

其中，所述的第一气囊2、第一导气管4连接于第一储气室9，所述的第一储气室9连接于第一微型气泵8。

其中，如附图3所示：在未充气状态下，所述的第一气囊2、第一导气管4收纳于第一气囊室10；所述的第一气囊2、第一导气管4由天然橡胶加工而成；所述的第二气囊22、第二导气管20连接于第二气囊室15，所述的第二气囊室15连接于第二微型气泵16；所述的第二气囊22、第二导气管20未充气状态下收纳于第二气囊室15，所述的第二气囊22、第二导气管20由天然橡胶加工而成。

其中，所述的第一微型气泵8连接于第一储气室9与第一导气管4之间，所述的第一储气室9储有纯净的氧气、氮气等对人体无害的气体。

其中，所述的第二微型气泵16连接于第二储气室14与第二导气管20之间，所述的第二储气室14储有纯净的氧气、氮气等对人体无害的气体。

其中，如附图1、5所示，在充气状态下，所述的第一气囊2展开为特定形状，所述的第一气囊2其与肠道内壁相接触处设有多个半圆柱形折皱201，所述的半圆柱形折皱201交叉分布，所述的多个半圆柱形折皱201在充气状态下能够紧密的贴合于肠道内部，对肠道施加一个垂直于肠道内部的作用力。

其中，如附图1、5所示，在充气状态下，所述的第二气囊22展开为特定形状，所述的第二气囊22其与肠道内壁相接触处设有多个半圆柱形折皱201，所述的半圆柱形折皱201交叉分布，所述的多个半圆柱形折皱201在充气状态下能够紧密的贴合于肠道内部，对肠道施加一个垂直于肠道内部的作用力。

其中，所述第一气囊10与第二气囊22在充气状态下，气囊沿肠道方向对肠道施加的作用力应大于肠道对内镜所施加的蠕动力。

其中，所述的第一微型气泵8、第二微型气泵16连接于控制电路12，所述控制电路12连接于所述的信息接收与处理装置11，所述的信息接收与处理装置11用于胶囊内镜控制信号的接受、处理与信号的发送；所述的驱动电源组13用于胶囊内镜的动力源。

其中，如附图2所示，所述的第一柔性支脚3与第二柔性支脚21可分别独立工作；

其中，所述的第一柔性支脚3连接于第一微型气泵8，所述的第一微型气泵8受控于信息接收与处理装置11，通过控制第一微型气泵8就可以控制第一柔性支脚3的充气与放气，从而控制第一柔性支脚3对肠道内壁垂直作用力的施加与撤销。

其中，所述的第二柔性支脚21连接于第二微型气泵16，所述的第二微型气泵16受控于信息接收与处理装置11，通过控制第第二微型气泵16就可以控制第二柔性支脚21的充气与放气，从而控制第二柔性支脚21对肠道内壁垂直作用力的施加与撤销。

其中，所述的控制电路12连接于驱动电源组13。

其中，所述的第一微型拍摄装置6、第二微型拍摄装置18用于内镜对肠道内部图像的采集，并将所采集的图像发送于信息接收与处理装置11。

其中，所述的信息接收与处理装置11与驱动电源组13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。

其中，所述的驱动电源组13为胶囊内镜提供所需的动力源，其至少含有一个电源单元。

其中，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。

结合附图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蠕动前进，胶囊内镜在前进过程中不间断的采集肠道特征图像，并将特征图像发送于信息接收与处理装置11，信息接收与处理装置11发送与外部微处理器，医生通过外部微处理器对所采集的图像进行处理分析。

当胶囊内镜运动至肠道病灶处时，医生分析所采集的病灶图像，及时通过微处理器给信息接收与处理装置11发射一激励信号，控制电路12收到该激励信号时，控制第二微型气泵16运行工作，第二微型气泵16从第二储气室14抽取气体，所抽取气体在第二微型气泵16作用下进去第二导气管20，从而实现对第二气囊22的充气。当第二气囊22充气量达到一定程度时，承特定形状展开，第二气囊22沿肠道方向对肠道施加的作用力应大于肠道对内镜所施加的蠕动力，从而控制内镜在病灶处单向静止，可供医生在详细的采集病灶图像。通过微处理器给信息接收与处理装置11发射一放气激励信号，控制电路12收到该激励信号时，控制第二微型气泵16运行工作，第二微型气泵16从第二气囊22抽出气体，所抽取气体在第二微型气泵16作用下进去第二储气室14，从而实现对第二气囊22的放气。

同样的原理医生也可以通过微处理器给信息接收与处理装置11发射一激励信号，控制电路12收到该激励信号时，控制第一微型气泵8运行工作，第一微型气泵8从第一储气室9抽取气体，所抽取气体在第一微型气泵8作用下进去第一导气管4，从而实现对第一气囊2的充气，从而控制内镜在病灶处单向静止。通过微处理器给信息接收与处理装置11发射一放气激励信号，控制电路12收到该激励信号时，控制第一微型气泵8运行工作，第一微型气泵8从第一气囊2抽取气体，所抽取气体在第一微型气泵8作用下进去第一储气室9，从而实现对第一气囊2的放气。

若在病灶处同时对第一气囊2与第二气囊22的充气，就可以实现内镜在病灶处的自定位，若在病灶处对第一气囊2与第二气囊22的放气，就可以取消内镜在病灶处的定位。

当医生分析内镜所采集的图像时，若想加速前进观察肠道内部时，可以控制先第一气囊2的充气，再控制第二气囊22的充气，在控制第二气囊22的充气的过程中控制第一气囊2的放气，当第二气囊22的完成充气工作时，第一气囊2同时完成放气过程；随后继续对第一气囊2的充气，在第一气囊2的充气过程中控制第二气囊22的放气，在当第一气囊2的完全充气工作时，第二气囊22同时完成放气过程；如此循环重复该过程中就可以实现内镜的前进运动。

当医生分析内镜所采集的图像时，若想回察肠道内部状况时，可以控制先第二气囊22的充气，再控制第一气囊2的充气，在控制第一气囊2的充气的过程中控制第二气囊22的放气，当第一气囊2的完成充气工作时，第二气囊22同时完成放气过程；随后继续对第二气囊22的充气，在第二气囊22的充气过程中控制第一气囊2的放气，在当第二气囊22的完全充气工作时，第一气囊2同时完成放气过程；如此循环重复该过程中就可以实现内镜的回退运动，实现肠道内部图像的多次采集。

Claims (6)

1.一种蠕动自定位胶囊内镜包括第一柔性支脚（3）、第一光学窗罩（5）、第一微型拍摄装置（6）、第一LED灯组（7）、第一微型气泵（8）、第一储气室（9）、第一气囊室（10）、信息接收与处理装置（11）、控制电路（12）、驱动电源组（13）、第二微型气泵（16）、第二储气室（14）、第二气囊室（15）、第二LED灯组（17）、第二微型拍摄装置（18）、第二光学窗罩（19）、第二柔性支脚（21）；所述的一光学窗罩（5）外罩于第一微型拍摄装置（6），所述的第一微型拍摄装置（6）周边设有第一LED灯组（7）；所述的第一柔性支脚（3）由第一气囊（2）、第一导气管（4）组成；所述的第二光学窗罩（19）外罩于第二微型拍摄装置（18），所述的第二微型拍摄装置（18）周边设有第二LED灯组（17）；所述的第二柔性支脚（21）由第二气囊（22）、第二导气管（20）组成。

2.如权利要求1所述的蠕动自定位胶囊内镜，其特征在于：所述的第一气囊（2）、第一导气管（4）连接于第一储气室（9），所述的第一储气室（9）连接于第一微型气泵（8）；所述的第一气囊（2）、第一导气管（4）未充气状态下收纳于第一气囊室（10）；所述的第一气囊（2）、第一导气管（4）由天然橡胶加工而成；在充气状态下，所述的第一气囊（2）展开为特定形状，所述的第一气囊（2）其与肠道内壁相接触处设有多个半圆柱形折皱（201），所述的半圆柱形折皱（201）交叉分布。

3.如权利要求1所述的蠕动自定位胶囊内镜，其特征在于：所述的第一微型气泵（8）连接于第一储气室（9）与第一导气管（4）之间，所述的第一储气室（9）储有纯净的氧气、氮气等对人体无害的气体。

4.如权利要求1所述的蠕动自定位胶囊内镜，其特征在于：所述的第二气囊（22）、第二导气管（20）连接于第二气囊室（15），所述的第二气囊室（15）连接于第二微型气泵（16）；所述的第二气囊（22）、第二导气管（20）未充气状态下收纳于第二气囊室（15）；所述的第二气囊（22）、第二导气管（20）由天然橡胶加工而成；在充气状态下，所述的第二气囊（22）展开为特定形状，所述的第二气囊（22）其与肠道内壁相接触处设有多个半圆柱形折皱（201），所述的半圆柱形折皱（201）交叉分布。

5.如权利要求1所述的蠕动自定位胶囊内镜，其特征在于：所述的第二微型气泵（16）连接于第二储气室（14）与第二导气管（20）之间，所述的第二储气室（14）储有纯净的氧气、氮气等对人体无害的气体。

6.如权利要求1所述的蠕动自定位胶囊内镜，其特征在于：所述的第一柔性支脚（3）与第二柔性支脚（21）可分别独立工作；所述第一气囊（2）与第二气囊（22）在充气状态下，气囊沿肠道（1）方向对肠道施加的作用力应大于肠道对内镜所施加的蠕动力；所述的第一微型气泵（8）、第二微型气泵（16）连接于控制电路（12），所述控制电路（12）连接于所述的信息接收与处理装置（11），所述的信息接收与处理装置（11）用于胶囊内镜控制信号的接受、处理与信号的发送；所述的驱动电源组（13）用于胶囊内镜的动力源。