CN109497917A - 消化道采样胶囊 - Google Patents
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Abstract
一种消化道采样胶囊，包括胶囊壳以及设置于胶囊壳内的采样仓，所述胶囊壳上设有采样口，所述采样仓设有进样口，所述进样口和采样口可选择的对位或错位，还包括设置于胶囊壳内的驱动组件，所述进样口由溶解材料封堵，所述驱动组件带动所述进样口或所述采样口相对于所述采样仓在两个状态之间进行变换，在第一状态，所述采样口与所述进样口错位；在第二状态，所述采样口与所述进样口对位，所述溶解材料接触样品并在样品的作用下溶解以导通所述进样口进行采样。本发明的消化道采样胶囊，采用主被动触发采样相结合的模式，可做到精准采样，提高采样的成功率。
Description
技术领域
本发明涉及医疗器械技术领域，尤其涉及一种消化道采样胶囊。
背景技术
消化道采样胶囊由于其高可靠性、高安全性，目前已成为消化道疾病诊断的有效设备，受到了国际医疗器械领域的高度认可。消化道采样胶囊具有摄像单元、数据处理单元以及无线传输单元等，通过由被检者从口中吞服，能够在通过消化道系统的过程中对胃或肠等器官进行拍摄，并将拍摄信息通过无线传输发送到外部接收装置，这些信息被外部接收装置接收，然后显示在显示设备上。在无痛苦、无创伤的人体胃肠道蠕动状态下，医护人员可根据显示在显示设备上的图像对被检者进行胃肠道疾病的诊断。
另外，消化道采样胶囊还可以对胃或肠等器官的液体样品进行采集，以供后续的检测，从而对被检者进行胃肠道疾病的诊断。目前一些消化道采样胶囊，使用一些特殊材料塞住胶囊内的采样腔，在特定的消化液中，这些塞子降解，从而将外界物质吸入采样腔。该项设计利用了可降解材料作为采样触发，其缺点是：第一，被动触发采样，采样时机可控性差。以小肠采集为例，当胶囊进入小肠后，塞子就开始逐渐溶化，采样动作开始。因此它只能在小肠前端进行采集，无法采集到小肠中后段的样品。通过加厚塞子的方式虽然可以延迟采样的发生，但仍然难以估计采样时间，无法主动控制；第二，采样孔打开后不能再次关闭，样品容易泄露或被消化道下游物质污染。
有鉴于此，有必要提供一种改进的消化道采样胶囊，以解决上述技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种消化道采样胶囊，其可以精确控制采样时机，提高采样有效性。
为实现上述发明目的，本发明提供一种消化道采样胶囊，包括胶囊壳以及设置于胶囊壳内的采样仓，所述胶囊壳上设有采样口，所述采样仓设有进样口，所述进样口和采样口可选择的对位或错位，还包括设置于胶囊壳内的驱动组件，所述进样口由溶解材料封堵，所述驱动组件带动所述进样口或所述采样口相对于所述采样仓在两个状态之间进行变换，在第一状态，所述采样口与所述进样口错位；在第二状态，所述采样口与所述进样口对位，所述溶解材料接触样品并在样品的作用下溶解以导通所述进样口进行采样。
作为本发明一实施方式的进一步改进，所述采样仓构造为真空仓。
作为本发明一实施方式的进一步改进，所述胶囊壳包括主壳体以及设置于主壳体外部的外壳，所述采样口设置于所述外壳上，所述驱动组件带动所述外壳运动以使所述采样口与所述进样口对位或错位。
作为本发明一实施方式的进一步改进，所述外壳构造为具有磁性的外壳，所述驱动组件包括磁性件以及带动磁性件运动的动力单元，外壳在磁性件的磁性作用下运动。
作为本发明一实施方式的进一步改进，所述主壳体内的一端形成所述采样仓，所述主壳体内的另一端形成容纳仓，所述驱动组件设置在所述容纳仓内，所述外壳套设在所述主壳体的外部并位于采样仓和容纳仓之间。
作为本发明一实施方式的进一步改进，所述主壳体的外部设有限位槽，所述外壳安装于限位槽内并在限位槽限定的范围内沿着主壳体的轴向移动。
作为本发明一实施方式的进一步改进，所述主壳体的外部设有限位槽，所述外壳安装于限位槽内并围绕主壳体的轴向旋转。
作为本发明一实施方式的进一步改进，所述采样仓连接采样通道，所述采样通道构造为导通管，所述导通管的出口与所述采样仓流体连通，所述导通管的进口构造为所述进样口。
作为本发明一实施方式的进一步改进，所述驱动组件带动所述导通管运动以使所述采样口与所述进样口对位或错位。
作为本发明一实施方式的进一步改进，所述消化道采样胶囊还包括设置于胶囊壳内与所述导通管相对固定的封堵件，所述驱动组件通过所述封堵件封堵所述采样口或者带动所述导通管使进样口与采样口对位。
作为本发明一实施方式的进一步改进，所述溶解材料构造为可溶塞子，所述可溶塞子设置于所述进样口。
作为本发明一实施方式的进一步改进，所述采样仓设有密封盖，所述导通管的出口穿过所述密封盖与所述采样仓连通。
作为本发明一实施方式的进一步改进，所述导通管沿着主壳体的轴向相对于所述密封盖移动。
作为本发明一实施方式的进一步改进，所述导通管围绕主壳体的轴向相对于所述密封盖旋转。
作为本发明一实施方式的进一步改进，所述驱动组件包括微电机及传动装置、磁弹簧组件及外部触发磁场、形状记忆元件以及对形状记忆元件加热的加热元件、电磁线圈及在电磁线圈的作用下运动的永磁铁中的一种。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明的消化道采样胶囊，采用主被动触发采样相结合的模式，打开或关闭采样口的第一级门控根据用户控制或程序触发，时机精确可控，配合传感器的定位能力，可做到精准采样。采样口到采样仓贯通的被动门控使用特殊材料，根据消化道生化环境触发，以被动触发的方式避免采样时吸收大量的空气，提高采样的成功率。采样后，采样仓可主动控制再次封闭，防止样品泄露与被污染。溶解材料可根据需要选用胃溶或肠溶材料；使用真空容器作为采样池和动力源，容器独立，便于消毒、取样等处理，且结构简单，节省空间；系统驱动组件可替代方案多，设计灵活。
附图说明
图1是本发明优选的第一实施方式的消化道采样胶囊的剖视图，此时采样口处于关闭状态；
图2是图1中的消化道采样胶囊的采样口处于打开状态的示意图；
图3是本发明优选的第一实施方式的消化道采样胶囊的一种驱动组件的剖视图；
图4是图3中的驱动组件的工作原理示意图；
图5是本发明优选的第二实施方式的消化道采样胶囊的剖视图，此时采样口处于关闭状态；
图6是图5中沿A-A线的剖视示意图；
图7是本发明优选的第三实施方式的消化道采样胶囊的剖视图。
具体实施方式
以下将结合附图所示的具体实施方式对本发明进行详细描述。但这些实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。
参照图1和图2所示，本发明优选的第一实施方式中，消化道采样胶囊100整体长度在30mm以内，优选长度为小于等于27mm，直径在12mm以内。消化道采样胶囊100包括胶囊壳以及设置于胶囊壳内的采样仓102，采样仓102可以由胶囊壳的至少一部分形成，或者也可以是独立的设置于胶囊壳内的仓体。本实施例中优选的，采样仓102是一个真空容器，即采样前采样仓102内部为真空环境，也可以说采样仓102构造为真空仓，其容积大于等于0.3mL，以能够采集足够的样品。胶囊壳的内部大致中间的位置设有密封盖103，密封盖103与胶囊壳固定，密封盖103将胶囊壳的内部空间分割为两个部分，其中密封盖103和胶囊壳一侧形成的空间即为采样仓102，另一侧的空间可以用于容置其它元件。设置固定的密封盖103以保持采样仓102的真空。
其中，胶囊壳上设有采样口104，采样仓102具有进样口，进样口和采样口104可选择的对位或错位。这里的对位指的是进样口和采样口104的位置对应以允许消化道采样胶囊外部的样品从采样口104进入进样口；错位指的是进样口和采样口104的位置错开以限制消化道采样胶囊外部的样品从采样口104进入进样口，即允许或限制采样口104到进样口的流体连通。当然，并不是采样口104和进样口对位就能实现采样口104到采样仓102的流体连通，进样口由溶解材料封堵，也就是说，当进样口和采样口104对位，消化道采样胶囊外部的样品被允许从采样口104进入，从而溶解材料接触到样品并在样品的作用下溶解，继而进样口导通，在采样仓102的真空吸力作用下进行采样。
进一步的，消化道采样胶囊还包括设置于胶囊壳内的驱动组件，进样口和采样口104的对位或错位通过驱动组件来实现，本实施例中，驱动组件带动采样口104相对于采样仓102在两个状态之间进行变换，在第一状态，采样口104与进样口错位，即限制消化道采样胶囊外部的样品从采样口104进入进样口；在第二状态，采样口104与进样口对位，即允许消化道采样胶囊外部的样品从采样口104进入进样口，溶解材料接触样品并在样品的作用下溶解以导通进样口进行采样。没有进行采样时，采样口104与进样口错开，使得溶解材料不与消化道物质接触，从而保持采样仓102密封。另外，采样仓102和采样口104之间设有采样通道，采样通道构造为导通管107，溶解材料设置于导通管107内，导通管107穿过密封盖103与采样仓102连通，导通管107同时穿过胶囊壳以和采样口104可选择的连通。因此，导通管107内的任何位置都可以构造为进样口，溶解材料可以构造为可溶塞子108，导通管107的出口朝向密封盖103一侧，并穿过密封盖103与采样仓102连通，导通管107的进样口由可溶塞子108堵塞，保持采样仓102为真空。可溶塞子108即由溶解材料制成，仅在特定消化道环境(pH、酶等)中溶解，如当需要消化道采样胶囊进行肠道采样时，可溶塞子使用肠溶材料制成，如丙烯酸树脂、HPMCAS等。当然，也可以不设置导通管，比如采样仓设置进样口，进样口的位置与采样口相匹配。
具体的，本实施例中，胶囊壳包括主壳体106以及设置于主壳体106外部的外壳105，采样口104设置于外壳105上，驱动组件带动外壳105相对于主壳体106运动以使采样口104与进样口对位或错位。如此，驱动组件的负载较小，动力要求较低，从而可以实现消化道采样胶囊更加小型化。优选的，外壳105构造为具有磁性的外壳，驱动组件包括磁性件109以及带动磁性件109运动的动力单元110，外壳105在磁性件109的磁性作用下运动。其中，外壳105可以直接由含有磁性的材料构成，也可以是在外壳上嵌入磁性元件，从而使得外壳可被磁性件109吸引。主壳体106内的一端形成采样仓102，主壳体106内的另一端形成容纳仓，驱动组件设置在容纳仓内，而外壳105套设在主壳体106的外部并位于采样仓102和容纳仓之间。优选的，主壳体106的外部设有限位槽114，外壳105安装于限位槽114内，即外壳105套在限位槽114内，使得外壳105与主壳体106整体形状相匹配，从而胶囊壳具有一个光滑的外表面。外壳105与主壳体106可以紧密配合起到密闭作用，但外壳105可以沿着主壳体106轴向滑动。磁性件109与动力单元110连接在一起，动力单元110可带动磁性件109沿着消化道采样胶囊的轴向直线运动，从而带动外壳105来回滑动。通过将外壳105设置成具有磁性的方式，驱动组件可以带动较小的外壳105运动，起到打开和关闭采样口104的第一级门控的作用，而外壳105和磁性件109之间不需要机械连接，避免漏水的风险。
另外，在消化道采样胶囊的容纳仓102内还设置有电路组件111和连接电路组件111的传感器112，电路组件111可包含电池、处理器、无线通信模块等，传感器112用于监测消化道环境，可以起到定位的作用。具体传感器可以为摄像头、pH传感器、压力传感器、超声探头等等。
如图2所示，示出了消化道采样胶囊在采样时的状态示意图。当动力单元110带动磁性件109沿着轴向右运动后，磁性件109吸引具有磁性的外壳105向右滑动，使采样口104与导通管107的进口即进样口对齐，从而使可溶塞子108与消化道环境接触。此时，如果可溶塞子108浸没在消化道的液体样品中，则可溶塞子108会逐渐溶化，消化液等样品物质将在采样仓102的真空吸力作用下被吸入采样仓102中。如果可溶塞子108暴露在空气中，则可溶塞子108不会溶化，可避免大量吸收空气。采样结束后，动力单元110带动磁性件109向左移动，从而带动具有磁性的外壳105向左滑动，采样口104与进样口错开，实现封闭。
此外，参阅图3和图4所示，为本实施例中驱动组件的一种具体实现方式，如图3所示，驱动组件为磁弹簧组件，通过磁弹簧组件来实现采样口104的打开和关闭，该结构不需要在胶囊内部设置专门的电路控制，需要外部设备辅助，即在外部磁场的控制下，完成动作。具体的，磁弹簧组件包括：轴向排列设置的第一永磁铁115和第二永磁铁116，其中第一永磁铁115和第二永磁铁116均为径向充磁的磁环；限位导轨125，与第一永磁铁115配合，使第一永磁铁115只能沿轴向移动，不能沿轴向旋转；套设第一永磁铁115和第二永磁铁116的轴120；距离第一永磁铁115靠近导通管107的一侧设置有限位器121，用于限制第一永磁铁115在预设的范围内轴向移动；设置在第二永磁铁116两侧的止挡器126，用于限制第二永磁铁116的轴向移动，使其只能绕轴向旋转。
如图4所示，为磁弹簧组件的工作原理。当外部磁场作用时，比如大型永磁铁150逐渐靠近，此时，第二永磁铁116由于磁场作用，绕轴120旋转，从而导致第一永磁铁115和第二永磁铁116之间产生排斥力，由于第二永磁铁116无法轴向移动，继而推动第一永磁铁115远离第二永磁铁116方向轴向移动，进而带动外壳105滑动，使采样口104与进样口对位，从而启动采样。当撤去外部磁场，即大型永磁铁150逐渐远离时，第二永磁铁116在第一永磁铁115的磁场作用下绕轴120旋转，恢复图3所示的状态，此时，第一永磁铁115和第二永磁铁116之间产生吸引力，由于第二永磁铁116无法轴向移动，第一永磁铁115被第二永磁铁116吸引沿轴向移动，进而带动外壳105滑动，使采样口104与进样口错位，从而结束采样。
上面所述的磁弹簧组件只是驱动组件的一种设计方案，实现直线运动的驱动组件还有多种设计方案，如采用形状记忆元件(加热形变，温度恢复后还原)及对形状记忆元件加热的加热元件，微电机及传动系统，音圈电机(直接产生直线位移)、电磁线圈及在电磁线圈的作用下运动的永磁铁等，比如利用电磁作用产生直线运动的螺线管。本申请并不局限于某一种驱动组件的实现方式，任何一种可基于外部信号控制而实现直线运动的结构均可以应用。
本实施例中，消化道采样胶囊采用推进式的方式，主动触发采样，并利用可溶塞子108实现被动触发采样。这种主被动结合的方式，在精确控制采样时机的同时，还可以有效避免吸收大量空气，提高采样成功率。利用真空容器做采样仓102，即一个组件(真空容器)实现了样品存储和提供采样动力两个功能，保证了采样仓的独立性，提高了采样的速率，又节省了空间。
参照图5和图6所示，本发明优选的第二实施方式中，消化道采样胶囊200的整体构造与第一实施例大致相同，消化道采样胶囊200同样包括主壳体206以及套设于主壳体206上的限位槽214内的外壳205，主壳体内设置采样仓202，采样仓202由密封盖203密封，导通管207穿过密封盖203与采样仓202连通，导通管207的进口由可溶塞子208密封。驱动组件设置于主壳体206内，其包括动力单元210以及由动力单元210带动的磁性件209，外壳205同样构造为具有磁性的外壳，不同的是外壳205构造为围绕胶囊壳的轴向旋转，即通过外壳205相对于主壳体206旋转的方式使采样口204和进样口对位或错位。具体的，动力单元210带动磁性件209旋转，从而带动具有磁性的外壳205旋转，当处于外壳205上的采样口204与导通管207上的进口对齐后，可溶塞子208与消化道环境接触，溶化后即开始采样。其中，在封闭状态即非采样状态时，采样口204与导通管207上的进口即进样口沿胶囊壳的周向错开。同理，驱动组件也有若干实现方案，如微电机、形状记忆元件、磁扭簧等。
参照图7所示，本发明优选的第三实施方式中，消化道采样胶囊300包括胶囊壳以及设置于胶囊壳内的采样仓302，胶囊壳包括主壳体306，采样口304设置于主壳体306上，采样仓302设有进样口，进样口和采样口304可选择的对位或错位。其中，进样口由可溶塞子308封堵。主壳体306内还置有驱动组件，驱动组件带动进样口相对于采样仓302在两个状态之间进行变换，在第一状态，采样口304与进样口错位；在第二状态，采样口304与进样口对位，溶解材料接触样品并在样品的作用下溶解以导通进样口进行采样。本实施例中，主壳体306内同样设有穿过密封盖303的导通管307，主壳体306上可以有若干个采样口304，与导通管307上的进样口对应。其中，驱动组件包括动力单元310以及连接动力单元的封堵件309，封堵件309与导通管307连接，使得动力单元310带动封堵件309和导通管307一起运动，封堵件309的运动可以是轴向移动或者围绕轴向旋转。其中，封堵件309与主壳体306内测接触面为紧密配合，起到密封的作用，但是不影响封堵件309相对于胶囊壳的运动。本实施例中，采样口304是相对于主壳体306固定的，动力单元310带动封堵件309，从而带动导通管307沿着轴向滑动或旋转，使采样口304与进样口对位或错位，实现采样和封闭的目的。在运动过程中，导通管307与贯穿密封盖303的接触面始终紧密配合，保持密封。
需要说明的是，胶囊壳并不限定于为如图所示的形状，也可以呈橄榄球型或其他形状。另外，采样口和进样口的数量可以是一个或者多个，采样仓也可以是一个或者多个，既可以是一个进样口对应一个采样仓，或者多个进样口对应一个采样仓。另外，驱动组件用于与外部控制装置(未图示)相互配合，外部控制装置可以通过无线控制驱动组件。
本发明的消化道采样胶囊，采用主被动触发采样相结合的模式，打开或关闭采样口的第一级门控根据用户控制或程序触发，时机精确可控，配合传感器的定位能力，可做到精准采样。采样口到采样仓贯通的被动门控使用特殊材料，根据消化道生化环境触发，以被动触发的方式避免采样时吸收大量的空气，提高采样的成功率。采样后，采样仓可主动控制再次封闭，防止样品泄露与被污染。溶解材料可根据需要选用胃溶或肠溶材料；使用真空容器作为采样池和动力源，容器独立，便于消毒、取样等处理，且结构简单，节省空间；系统驱动组件可替代方案多，设计灵活。
应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (15)
1.一种消化道采样胶囊，包括胶囊壳以及设置于胶囊壳内的采样仓，所述胶囊壳上设有采样口，所述采样仓设有进样口，所述进样口和采样口可选择的对位或错位，其特征在于，
还包括设置于胶囊壳内的驱动组件，所述进样口由溶解材料封堵，所述驱动组件带动所述进样口或所述采样口相对于所述采样仓在两个状态之间进行变换，在第一状态，所述采样口与所述进样口错位；在第二状态，所述采样口与所述进样口对位，所述溶解材料接触样品并在样品的作用下溶解以导通所述进样口进行采样。
2.根据权利要求1所述的消化道采样胶囊，其特征在于，所述采样仓构造为真空仓。
3.根据权利要求1所述的消化道采样胶囊，其特征在于，所述胶囊壳包括主壳体以及设置于主壳体外部的外壳，所述采样口设置于所述外壳上，所述驱动组件带动所述外壳运动以使所述采样口与所述进样口对位或错位。
4.根据权利要求3所述的消化道采样胶囊，其特征在于，所述外壳构造为具有磁性的外壳，所述驱动组件包括磁性件以及带动磁性件运动的动力单元，外壳在磁性件的磁性作用下运动。
5.根据权利要求3所述的消化道采样胶囊，其特征在于，所述主壳体内的一端形成所述采样仓，所述主壳体内的另一端形成容纳仓，所述驱动组件设置在所述容纳仓内，所述外壳套设在所述主壳体的外部并位于采样仓和容纳仓之间。
6.根据权利要求3所述的消化道采样胶囊，其特征在于，所述主壳体的外部设有限位槽，所述外壳安装于限位槽内并在限位槽限定的范围内沿着主壳体的轴向移动。
7.根据权利要求3所述的消化道采样胶囊，其特征在于，所述主壳体的外部设有限位槽，所述外壳安装于限位槽内并围绕主壳体的轴向旋转。
8.根据权利要求1所述的消化道采样胶囊，其特征在于，所述采样仓连接采样通道，所述采样通道构造为导通管，所述导通管的出口与所述采样仓流体连通，所述导通管的进口构造为所述进样口。
9.根据权利要求8所述的消化道采样胶囊，其特征在于，所述驱动组件带动所述导通管运动以使所述采样口与所述进样口对位或错位。
10.根据权利要求9所述的消化道采样胶囊，其特征在于，所述消化道采样胶囊还包括设置于胶囊壳内与所述导通管相对固定的封堵件，所述驱动组件通过所述封堵件封堵所述采样口或者带动所述导通管使进样口与采样口对位。
11.根据权利要求8所述的消化道采样胶囊，其特征在于，所述溶解材料构造为可溶塞子，所述可溶塞子设置于所述进样口。
12.根据权利要求8所述的消化道采样胶囊，其特征在于，所述采样仓设有密封盖，所述导通管的出口穿过所述密封盖与所述采样仓连通。
13.根据权利要求12所述的消化道采样胶囊，其特征在于，所述导通管沿着主壳体的轴向相对于所述密封盖移动。
14.根据权利要求12所述的消化道采样胶囊，其特征在于，所述导通管围绕主壳体的轴向相对于所述密封盖旋转。
15.根据权利要求1所述的消化道采样胶囊，其特征在于，所述驱动组件包括微电机及传动装置、磁弹簧组件及外部触发磁场、形状记忆元件以及对形状记忆元件加热的加热元件、电磁线圈及在电磁线圈的作用下运动的永磁铁中的一种。
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