CN110495850A - 胶囊内镜移动方法、胶囊内镜控制方法、控制设备及系统 - Google Patents

胶囊内镜移动方法、胶囊内镜控制方法、控制设备及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种胶囊内镜移动方法、胶囊内镜控制方法、控制设备及系统，胶囊内镜移动时具有第一状态和第二状态，所述第二状态接续位于第一状态之后或独立存在；第一状态为水平状态或不受驱动力作用的状态；所述第二状态为在驱动力作用下顺时针逆时针交替接续来回扭转的状态。本发明通过驱动力使胶囊来回扭转产生横向扭力，胶囊获得横向运动的冲量来移动，减少了由于外部磁场吸引力带来的对胃壁黏膜压力而导致的组织形变和阻力，使胶囊更加容易克服较少的胃黏膜阻力，从而实现跨越障碍，是一种有效的引导体内磁控胶囊的方法。

Description

胶囊内镜移动方法、胶囊内镜控制方法、控制设备及系统
技术领域
本发明属于医疗器械技术领域，特别涉及一种胶囊内镜移动方法、磁控胶囊内镜控制方法、控制设备及控制系统系统。
背景技术
近年来，胶囊内镜得到了越来越多的认可和应用，目前胶囊内镜多为磁控胶囊内镜，其内设置有小磁体，依靠外部磁场对含有小磁体的胶囊内镜进行拉升、平移、翻滚、旋转等操作，从而实现对体内胶囊内镜的主动控制，实际控制中可能存在不可控的现象，例如，在胃部检查时，由于病人存在喝水不足或检查过程中水分流失等原因造成胃皱襞收缩，使得体内胶囊受到阻力增大，可能会导致胶囊运动不可控。
由于人体胃为非刚性物体，对于磁控胶囊胃镜系统而言，为了完成对胃部检查，往往需要将胶囊从某一位置拖动到另外一个位置。通常地，为了达到胶囊在体内点到点的移动控制，采用的方式是尽量增大外部磁场，以提高对胶囊的控制准确性。惯用的方式为如1所示，外部磁体采用某一磁极朝下，利用此时吸引力最大的特点控制胶囊平移或者翻滚来实现体内点到点的移动，例如CN105615817B中指出的磁极磁化方向与水平轴线垂直正交。在这种方式下，由于胶囊受到竖直方向上的吸引力最大，导致胃内壁由于受到竖直方向的外力粘膜凹陷，胃壁变形较大，导致胶囊受到胃壁的阻力加大，造成拖动更加困难，从而存在胶囊引导失败的风险。另外，由于此时胶囊内部小磁体受到的外部磁场强度最大，并且胶囊跟胃壁接触面积更小，从而对胃壁压力更大，对人体胃黏膜带来潜在风险。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题，特别创新地提出了一种胶囊内镜移动方法、磁控胶囊内镜控制方法、控制设备及控制系统系统。
为了实现本发明的上述目的，根据本发明的第一个方面，本发明提供了一种胶囊内镜移动方法，胶囊内镜移动时具有第一状态和第二状态，所述第二状态接续位于第一状态之后或独立存在；所述第一状态为水平状态或不受驱动力作用的状态；所述第二状态为在驱动力作用下顺时针逆时针交替接续来回扭转的状态。
本发明的胶囊内镜移动方法通过驱动力使胶囊来回扭转产生横向扭力，使胶囊获得横向运动的冲量来移动，减少了由于外部磁场吸引力带来的对胃壁黏膜压力而导致的组织形变和阻力，使胶囊更加容易克服较少的胃黏膜阻力，从而实现跨越障碍，是一种有效的引导体内磁控胶囊的方法。
在本发明的一种优选实施方式中，所述胶囊内镜为磁控胶囊内镜或自驱动胶囊内镜。本发明既可以用于磁控胶囊内镜也可以用于自驱动胶囊内镜，应用范围广。
在本发明的另一种优选实施方式中，所述水平状态是指与水平面平行或者与移动操作针对的目标面平行。利用该发明，胶囊既能够在待检空间中水平移动，也可以沿目标面平移，胶囊的适用性更强。
在本发明的另一种优选实施方式中，所述状态二中的驱动力包括驱动胶囊内镜逼近目标面的力分量和/或驱动胶囊内镜沿目标面移动的力分量；还包括驱动胶囊内镜顺时针逆时针交替接续来回扭转的力分量。胶囊既能够在平移时来回扭转，又能够逼近目标面时沿着目标面来回扭转，从而产生扭力前行。
在本发明的另一种优选实施方式中，胶囊内镜处于所述第二状态时,扭转角度θ的范围为0°<|θ|≤360°,顺时针扭转的角度与逆时针扭转的角度相同或不相同或不完全相同。通过角度的控制，胶囊来回扭动，从而获得横向运动的冲量来移动。
为了实现本发明的上述目的，根据本发明的第二个方面，本发明提供了一种胶囊内镜控制方法，所述胶囊内镜为磁控胶囊内镜，磁控装置通过磁力控制所述磁控胶囊内镜按照本发明所述的胶囊内镜移动方法移动；或者所述胶囊内镜为自驱动胶囊内镜，自驱动装置驱动所述自驱动胶囊内镜按照本发明所述的胶囊内镜移动方法移动。
通过本发明的控制方法，有效控制胶囊内镜来回扭转产生横向扭力，使胶囊获得横向运动的冲量来移动，减少了由于外部磁场吸引力带来的对胃壁黏膜压力而导致的组织形变和阻力，使胶囊更加容易克服较少的胃黏膜阻力，从而实现跨越障碍。
为了实现本发明的上述目的，根据本发明的第三个方面，本发明提供了一种磁控胶囊内镜控制设备，其包括磁控装置，所述磁控装置的磁极为水平状态或顺时针逆时针交替接续来回扭转的状态。
本发明的磁控胶囊内镜控制设备通过控制磁控装置磁场的来回扭转对胶囊产生横向扭力，使得胶囊获得横向运动的冲量来移动，减少了由于外部磁场吸引力带来的对胃壁黏膜压力而导致的组织形变和阻力，使胶囊更加容易克服较少的胃黏膜阻力，从而实现跨越障碍，准确快速移动到磁控装置磁体的下方对应区域内。
为了实现本发明的上述目的，根据本发明的第四个方面，本发明提供了一种磁控胶囊内镜控制系统，其包括磁控装置和磁控胶囊；所述磁控装置通过磁力控制所述磁控胶囊；所述磁控装置的磁极为水平状态或顺时针逆时针交替接续来回扭转的状态；所述磁控胶囊在磁控装置的控制下按照本发明所述的方法移动。
本发明的磁控胶囊内镜控制系统，通过磁控装置磁场的来回扭转对胶囊产生横向扭力，使得胶囊获得横向运动的冲量来移动，减少了由于外部磁场吸引力带来的对胃壁黏膜压力而导致的组织形变和阻力，使胶囊更加容易克服较少的胃黏膜阻力，从而实现跨越障碍，准确快速移动到磁控装置磁体的下方对应区域内。
附图说明
图1是现有技术中磁控胶囊内镜的控制方式示意图；
图2是本发明一种优选实施方式中磁控胶囊内镜的控制方式示意图。
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，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此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。
本发明公开了一种胶囊内镜移动方法。可以对消化系统进行主动式运动检查。胶囊内镜移动时具有第一状态和第二状态，第二状态接续位于第一状态之后或独立存在；第一状态为水平状态或不受驱动力作用的状态；第二状态为在驱动力作用下顺时针逆时针交替接续来回扭转的状态。
在本实施方式中，胶囊内镜为磁控胶囊内镜或自驱动胶囊内镜。磁控胶囊内镜包括含磁检测胶囊和含磁探路胶囊，含磁检测胶囊包括现有的含磁胃镜和含磁肠镜。自驱动胶囊内镜的驱动装置可以为螺旋桨，旋壳或者气体喷射装置。具体可以但不限于采用CN201710087902.7、CN200820099592.7或CN201810694305.5中的结构。
在本实施方式中，水平状态是指与水平面平行，或者与移动操作针对的目标面(例如要沿着运动的胃壁或者肠壁)平行，或者与待检测物体的中心线平行(例如肠道腔的中心线)。本实施方式中不受驱动力作用的状态是外部驱动力或者自驱动装置的驱动力还没有作用于胶囊内镜上的状态。
在本实施方式中，第二状态紧接位于第一状态之后，第一状态和第二状态间隔分布；或者第一状态只是一个起始状态，随后均是第二状态；或者没有第一状态，胶囊一直处于第二状态。
在本实施方式中，第二状态为在驱动力作用下顺时针逆时针交替接续来回扭转的状态，即顺时针扭转一定角度，然后逆时针扭转一定角度；当然也可以逆时针扭转一定角度，然后再顺时针扭转一定角度。扭转角度θ的范围为0°<|θ|≤360°,顺时针扭转的角度与逆时针扭转的角度相同或不相同或不完全相同。优选为顺时针扭转的角度与逆时针扭转的角度相同。
在本实施方式中，胶囊既可以在水平状态时所处的平面内来回扭转，也可以水平状态时所处的平面为参考面起伏扭转，优选在水平状态时所处的平面内来回扭转，例如与目标面(例如要沿着运动的胃壁或者肠壁)平行的平面内来回扭转。
在本发明的一种优选实施方式中，在状态二中，驱动力可以包括驱动胶囊内镜逼近目标面的力分量和/或驱动胶囊内镜沿目标面移动的力分量；还包括驱动胶囊内镜顺时针逆时针交替接续来回扭转的力分量。为保证胶囊内镜紧贴待检测目标面移动，驱动力中优选包括驱动胶囊内镜逼近目标面的力分量；进一步的还可以包括驱动胶囊内镜沿目标面移动的力分量。当内镜为磁控胶囊内镜时，通过外部磁铁控制胶囊内镜，磁场力对胶囊内镜有吸引力，从而产生使胶囊逼近目标面的力分量。当内镜为自驱动胶囊内镜时，以CN201810694305.5中的结构为例，远离目标面的胶囊两端同侧面的驱动装置(可以是螺旋桨也可以时气囊)同时驱动，可以使胶囊靠近目标面，一个端面的驱动装置移动，可以使胶囊沿目标面移动，远离目标面的胶囊两端同侧面的驱动装置交替驱动时，胶囊内镜顺时针逆时针交替接续来回扭转。
在本实施方式中，具体胶囊内镜移动方法包括以下步骤：
使胶囊内镜呈水平状态；
使胶囊内镜水平移动到目标点；
到达目标点后，胶囊内镜在驱动力作用下沿目标面顺时针逆时针交替接续来回扭转。
在本发明另外的优选实施方式中，胶囊内镜移动方法包括以下步骤：
使胶囊内镜呈水平状态；
胶囊内镜在驱动力作用下平移并沿目标面顺时针逆时针交替接续来回扭转。
本发明还提供了一种胶囊内镜控制方法，胶囊内镜可以为磁控胶囊内镜，磁控装置通过磁力控制所述磁控胶囊内镜按照本发明的胶囊内镜移动方法移动；或者胶囊内镜为自驱动胶囊内镜，自驱动装置驱动所述自驱动胶囊内镜按照本发明的胶囊内镜移动方法移动。
在本实施方式中磁控胶囊内镜的控制方法具体为步骤流程一或者步骤流程二：
步骤流程一：
将磁控装置的磁极调整为水平状态；
磁控装置磁力作用下磁控胶囊内镜呈水平状态；
水平移动磁控装置使磁控胶囊内镜随动水平移动到目标点；
到达目标点后，磁控装置顺时针逆时针交替接续来回扭转，磁控胶囊内镜在磁控装置的驱动力作用下沿目标面顺时针逆时针交替接续来回扭转。
如图2所示，外部磁体施加在含有小磁体的胶囊内镜上，外部磁体可以通过外部机械来进行精确位移和动作控制，包含平移，扭转，翻转等。通过调整外部磁体南北极为水平方向，使其胶囊内部小磁体受到外部磁体磁场作用而呈现水平状态；控制外部磁体水平移动，见附图2中的A点，拉动胶囊内镜水平移动到附图2中的B点处。到达B点后，控制外部磁体以一定速度快速来回扭转一定角度，这里的角度可以为正负360度或者任意正负角度，依靠外部磁体快速扭转对胶囊内部小磁体水平方向的扭力，带动胶囊跟随外部磁体在水平方向上来回扭转。通过外部磁体扭转对胶囊内部小磁体施加的水平方向的扭力，从而引导体内胶囊沿着胃壁在水平方向上移动，采用这种方式，减少了由于直接如图1所示拖动对胃壁的压力而带来的拖动困难。
步骤流程二：
将磁控装置的磁极调整为水平状态；
磁控装置磁力作用下磁控胶囊内镜呈水平状态；
磁控装置平移并同时顺时针逆时针交替接续来回扭转，磁控胶囊内镜在磁控装置的驱动力作用下平移并沿目标面顺时针逆时针交替接续来回扭转。
如图2所示，外部磁体施加在含有小磁体的胶囊内镜上。通过调整外部磁体南北极为水平方向，使其胶囊内部小磁体受到外部磁体磁场作用而水平。控制外部磁体平移加扭转的方式运动，平移加扭转为如图2从A点到B点，外部磁体以设定速度快速来回扭转一定角度，来回扭转为顺时针加逆时针或者逆时针加顺时针的方式，这里的角度可以为正负360度或者任意正负角度，依靠外部磁体快速扭转产生的对胶囊内部小磁体水平方向的扭力，带动胶囊跟随外部磁体产生位移的同时并来回扭转，利用磁场产生的扭矩力来达到对胶囊实现点对点的引导。
采用外部磁场来回扭转对胶囊产生横向扭力，使得胶囊获得横向运动的冲量来移动，采用这种方式，尽量减少了由于外部磁场吸引力带来的对胃壁黏膜压力而导致的组织形变和阻力，使胶囊更加容易克服较少的胃黏膜阻力，从而实现跨越障碍，准确快速移动到外部磁体对应下方区域内，是一种有效的引导体内磁控胶囊的方法。上述两种通过外部磁体引导胶囊内镜的方式，通过外部磁体来回扭转方式产生的扭力来控制体内胶囊，实现对体内胶囊胃镜的引导。
当胶囊为自驱动胶囊时，自驱动胶囊内镜的控制方法具体为如下两者之一：
步骤流程一：
自驱动胶囊内镜的驱动装置不施加作用力或者施加对称的作用力使自驱动胶囊呈水平状态；
自驱动胶囊内镜一端的驱动装置增加作用力使自驱动胶囊内镜水平移动到目标点；
到达目标点后，自驱动胶囊内镜同侧面两端的驱动装置交替驱动，自驱动胶囊内镜在驱动力作用下沿目标面顺时针逆时针交替接续来回扭转。
步骤流程二：
自驱动胶囊内镜的驱动装置不施加作用力或者施加对称的作用力使自驱动胶囊呈水平状态；
自驱动胶囊内镜一端的驱动装置增加作用力使自驱动胶囊内镜水平移动同时自驱动胶囊内镜同侧面两端的驱动装置交替驱动，自驱动胶囊内镜在驱动力作用下平移并沿目标面顺时针逆时针交替接续来回扭转。
具体自驱动胶囊内镜维持水平、平移、扭转、翻转的控制方式可以但不限于采用CN201710087902.7、CN200820099592.7或CN201810694305.5中描述的对应控制方式。
本发明还提供了一种磁控胶囊内镜控制设备，其包括磁控装置，所述磁控装置的磁极为水平状态或顺时针逆时针交替接续来回扭转的状态。磁控装置在保持水平状态或顺时针逆时针交替接续来回扭转的状态时可水平移动。
本发明还提供了一种磁控胶囊内镜控制系统，其包括磁控装置和磁控胶囊；所述磁控装置通过磁力控制所述磁控胶囊；所述磁控装置的磁极为水平状态或顺时针逆时针交替接续来回扭转的状态；所述磁控胶囊在磁控装置的控制下按照本发明的方法移动。
在本发明的胶囊内镜控制方法、磁控胶囊内镜控制设备、磁控胶囊内镜控制系统中，具体胶囊的移动按照本说明书前面胶囊内镜的移动方法运行，在此不作赘述。
本发明不需要增大外部磁体，采用较为简单的方法来实现胶囊在胃内点到点的引导，该方法经过体外模拟试验和人体试验验证，能够实现对胶囊准确有效的引导。
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 (13)

1.一种胶囊内镜移动方法，其特征在于，胶囊内镜移动时具有第一状态和第二状态，所述第二状态接续位于第一状态之后或独立存在；
所述第一状态为水平状态或不受驱动力作用的状态；
所述第二状态为在驱动力作用下顺时针逆时针交替接续来回扭转的状态。
2.如权利要求1所述的胶囊内镜移动方法，其特征在于，所述胶囊内镜为磁控胶囊内镜或自驱动胶囊内镜。
3.如权利要求1所述的胶囊内镜移动方法，其特征在于，所述自驱动胶囊内镜的驱动装置包括螺旋桨，旋壳或者气体喷射装置。
4.如权利要求1或2所述的胶囊内镜移动方法，其特征在于，所述水平状态是指与水平面平行或者与移动操作针对的目标面平行。
5.如权利要求4所述的胶囊内镜移动方法，其特征在于，所述状态二中的驱动力包括驱动胶囊内镜逼近目标面的力分量和/或驱动胶囊内镜沿目标面移动的力分量；还包括驱动胶囊内镜顺时针逆时针交替接续来回扭转的力分量。
6.如权利要求1、2、5之一所述的胶囊内镜移动方法，其特征在于，胶囊内镜处于所述第二状态时,扭转角度θ的范围为0°<|θ|≤360°,顺时针扭转的角度与逆时针扭转的角度相同或不相同或不完全相同。
7.如权利要求1、2、5之一所述的胶囊内镜移动方法，其特征在于，包括以下步骤：
使胶囊内镜呈水平状态；
使胶囊内镜水平移动到目标点；
到达目标点后，胶囊内镜在驱动力作用下沿目标面顺时针逆时针交替接续来回扭转。
8.如权利要求1、2、5之一所述的胶囊内镜移动方法，其特征在于，包括以下步骤：
使胶囊内镜呈水平状态；
胶囊内镜在驱动力作用下平移并沿目标面顺时针逆时针交替接续来回扭转。
9.一种胶囊内镜控制方法，其特征在于，所述胶囊内镜为磁控胶囊内镜，磁控装置通过磁力控制所述磁控胶囊内镜按照权利要求1-8之一所述的胶囊内镜移动方法移动；
或者所述胶囊内镜为自驱动胶囊内镜，自驱动装置驱动所述自驱动胶囊内镜按照权利要求1-8之一所述的胶囊内镜移动方法移动。
10.如权利要求9所述的胶囊内镜控制方法，其特征在于，磁控胶囊内镜的控制方法具体为如下两者之一：
步骤流程一：
将磁控装置的磁极调整为水平状态；
磁控装置磁力作用下磁控胶囊内镜呈水平状态；
水平移动磁控装置使磁控胶囊内镜随动水平移动到目标点；
到达目标点后，磁控装置顺时针逆时针交替接续来回扭转，磁控胶囊内镜在磁控装置的驱动力作用下沿目标面顺时针逆时针交替接续来回扭转；
步骤流程二：
将磁控装置的磁极调整为水平状态；
磁控装置磁力作用下磁控胶囊内镜呈水平状态；
磁控装置平移并同时顺时针逆时针交替接续来回扭转，磁控胶囊内镜在磁控装置的驱动力作用下平移并沿目标面顺时针逆时针交替接续来回扭转。
11.如权利要求9所述的胶囊内镜控制方法，其特征在于，自驱动胶囊内镜的控制方法具体为如下两者之一：
步骤流程一：
自驱动胶囊内镜的驱动装置不施加作用力或者施加对称的作用力使自驱动胶囊呈水平状态；
自驱动胶囊内镜一端的驱动装置增加作用力使自驱动胶囊内镜水平移动到目标点；
到达目标点后，自驱动胶囊内镜同侧面两端的驱动装置交替驱动，自驱动胶囊内镜在驱动力作用下沿目标面顺时针逆时针交替接续来回扭转；
步骤流程二：
自驱动胶囊内镜的驱动装置不施加作用力或者施加对称的作用力使自驱动胶囊呈水平状态；
自驱动胶囊内镜一端的驱动装置增加作用力使自驱动胶囊内镜水平移动同时自驱动胶囊内镜同侧面两端的驱动装置交替驱动，自驱动胶囊内镜在驱动力作用下平移并沿目标面顺时针逆时针交替接续来回扭转。
12.一种磁控胶囊内镜控制设备，其特征在于，包括磁控装置，所述磁控装置的磁极为水平状态或顺时针逆时针交替接续来回扭转的状态。
13.一种磁控胶囊内镜控制系统，其特征在于，包括磁控装置和磁控胶囊；
所述磁控装置通过磁力控制所述磁控胶囊；
所述磁控装置的磁极为水平状态或顺时针逆时针交替接续来回扭转的状态；
所述磁控胶囊在磁控装置的控制下按照权利要求1-8之一所述的方法移动。
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