CN111227769B - 一种内窥胶囊及其摄像机构和出药的控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种内窥胶囊及其摄像机构和出药的控制方法，该内窥胶囊包括胶囊外壳，所述胶囊外壳内设置有前隔板和后隔板，所述前隔板和后隔板将胶囊外壳内部空间从前至后分隔成头部空间、中部空间和尾部空间；所述头部空间处的胶囊外壳为透明外壳，头部空间内依次设置有摄像机构和摄像调节机构；所述摄像机构通过摄像调节机构设置在前隔板的前板面上；所述尾部空间为药液存储腔，尾部空间处的胶囊外壳上开设有出药口；所述尾部空间内设置有出药机构，所述中部空间内设置有控制系统。当患者将胶囊吞下后，能够方便的检测人体的消化系统。

Description

一种内窥胶囊及其摄像机构和出药的控制方法
技术领域
本发明涉及内窥镜领域，特指一种内窥胶囊及其摄像机构和出药的控制方法。
背景技术
由于工作压力和不规律饮食，现在的人经常会患肠胃疾病，传统的肠胃检测是采用推进式的内窥镜来进行的，例如光导纤维内窥镜，将光导纤维从口部插入人体的胃部来检测人体的食道、胃部等；由于该种检测方式是异物进入人体，检测过程中会给患者带来不适，引起呕吐，患者常常难以接受；同时，检测设备反复利用，有引发交叉感染的风险；且该种检测方式无法对小肠部位进行检测。因此提供一种新的内窥设备来检测人体的消化系统尤为必要。
发明内容
本发明的目的在于：针对上述存在的问题，提供一种内窥胶囊，当患者将胶囊吞下后，能够方便的检测人体的消化系统。
本发明采用的技术方案如下：
一种内窥胶囊，它包括胶囊外壳，所述胶囊外壳内设置有前隔板和后隔板，所述前隔板和后隔板将胶囊外壳内部空间从前至后分隔成头部空间、中部空间和尾部空间；
所述头部空间处的胶囊外壳为透明外壳，从头部空间的前端至后端，头部空间内依次设置有摄像机构和摄像调节机构；所述摄像机构通过摄像调节机构设置在前隔板的前板面上；所述摄像调节机构用于带动摄像机构在头部空间内偏转和/或沿胶囊外壳的轴线方向前后移动；
所述尾部空间为药液存储腔，尾部空间处的胶囊外壳上开设有出药口；所述尾部空间内设置有出药机构，所述出药机构用于将药液存储腔内的药剂从出药口推出，所述出药口处设置有出药阀；
所述中部空间内设置有控制系统，所述控制系统与摄像机构、摄像调节机构和出药机构相连，用于控制摄像机构、摄像调节机构和出药机构工作。
由于上述结构，由于胶囊内设置有摄像机构，因此当胶囊吞下后，能够方便的检测食道、胃部、小肠等，直到胶囊排出为止；同时，由于摄像机构的角度可以调节，则能够更加清楚且多方位的对消化系统进行检测。同时，由于药液存储腔的存在，还能够在检测过程中对人体进行治疗。
进一步的，所述摄像机构包括安装盘，所述安装盘的前端面上设置有摄像头和环形光源；所述摄像头设置在安装盘的中心处，位于环形光源的中间；所述安装盘的后端面与摄像调节机构相连。
由于上述结构，摄像头设置在环形光源的中部，能够更好的对检测部位进行照明，且环形光源能够保证照明效果。
进一步的，所述摄像调节机构包括支撑弹簧、调节磁环和若干调节电磁铁；所述支撑弹簧的前端与安装盘的后端面中部相连，所述支撑弹簧的后端与前隔板的前板面中部相连，所述调节磁环设在安装盘的后端面上，包绕支撑弹簧一周；所述调节电磁铁，设置在前隔板的前板面上，绕支撑弹簧后端一周等间隔设置，每个调节电磁铁均连接受控于控制器，且每个调节电磁铁的磁力大小和磁极可调。
由于上述结构，当调节磁环和调节电磁铁的极性一致时，推动摄像机构克服支撑弹簧的拉力向前移动，当摄像机构位于头部空间的前端时，控制部分相邻的调节电磁铁磁力大于另一部分相邻的调节电磁铁磁力，则摄像机构向调节电磁铁磁力小的一侧偏转；当调节磁环和调节电磁铁的极性不一致时，拉动摄像机构克服支撑弹簧的推料力向后移动，当摄像机构位于头部空间的后端时，控制部分相邻的调节电磁铁磁力大于另一部分相邻的调节电磁铁磁力，则摄像机构向调节电磁铁磁力大的一侧偏转。当磁力和弹簧和弹力平衡时，增大或减小部分片区的磁力均可该改变摄像机构的偏转角度。现有的摄像机构偏转一般是利用云台来实现的，但是在胶囊的小空间内不便于增设云台等复杂机构，因此本发明通过调节电磁铁的磁力变化能够控制摄像机构偏转和前后移动，操作方便，且便于在胶囊的狭小空间内装设。
进一步的，所述安装盘的径向尺寸小于胶囊外壳的径向尺寸，使安装盘的侧面与胶囊外壳内壁间留有间隙；或所述安装盘的侧壁与胶囊外壳内壁点接触；或所述安装盘的侧壁上设置有若干滚珠，所述滚珠与胶囊外壳内壁点接触。
由于上述结构，安装盘侧壁与胶囊外壳内壁间留有间隙，是为了使胶囊内有足够的空间给摄像机构进行偏转动作；安装盘的侧壁与胶囊外壳内壁点接触或安装盘的侧壁上设置有若干滚珠也是为了能够使摄像机构能够在胶囊内进行偏转动作，避免安装盘侧壁和胶囊外壳内壁面接触，使摄像机构只能前后移动。
进一步的，所述出药机构包括滑块、复位弹簧、出药磁铁和出药电磁铁；所述滑块滑动设置在尾部空间内，所述复位弹簧的前端与后隔板的后板面相连，复位弹簧的后端与滑块的前端相连；所述出药电磁铁设置在后隔板的后板面上，并连接受控于控制器，所述出药磁铁设置在滑块的前端。
由于上述结构，当出药电磁铁得电后，其磁极与出药磁铁的磁极不同时，则推动滑块向尾部空间后端移动，将药剂挤出，当出药电磁铁失电后，滑块在复位弹簧的作用下，向尾部空间前端移动。
进一步的，所述出药口设置在胶囊外壳后端，滑块后端面的形状与胶囊外壳后端内侧面的形状相匹配，便于将药剂全部挤出。
进一步的，所述控制系统包括控制器，所述控制器与摄像头、环形光源、调节电磁铁和出药电磁铁电连接，所述控制器上还连接有无线通信模块和数据存储模块；所述无线通信模块通过无线传输的方式与胶囊外壳外的显示控制终端相连。
进一步的，所述出药阀为单向阀，限制胶囊外壳外的液体流入尾部空间内；所述单向阀可拆卸的设置在出药口处。
由于上述结构，设置单向阀能够避免体液进入胶囊，单向阀可拆卸，则便于拆卸下来向胶囊内补充药剂。
本发明还公开理论一种内窥胶囊的摄像机构控制方法，它包括上述内窥胶囊，当摄像机构需要沿胶囊轴线方向移动时，控制器控制调节电磁铁得电并控制调节电磁铁的磁极变化；当调节磁环和调节电磁铁的磁极相同，且每个调节电磁铁的磁力大小一致时，摄像机构在磁力的作用下克服支撑弹簧的拉力，向头部空间的前端移动；当调节磁环和调节电磁铁的磁极相反，且每个调节电磁铁的磁力大小一致时，摄像机构在磁力的作用下克服支撑弹簧的推力，向头部空间的后端移动；
当摄像机构位于头部空间的前端时，控制器控制部分相邻的调节电磁铁磁力减小，控制器控制部分相邻的调节电磁铁磁力增大，则摄像机构向调节电磁铁磁力减小的一侧偏转；
当摄像机构位于头部空间的后端时，控制器控制部分相邻的调节电磁铁磁力减小，控制器控制部分相邻的调节电磁铁磁力增大，则摄像机构向调节电磁铁磁力增大的一侧偏转。
本发明还公开了一种内窥胶囊的出药控制方法，它包括上述内窥胶囊，出药时，控制器控制出药电磁铁得电，且使出药电磁铁的磁极与出药磁铁的磁极相反；则滑块向尾部空间后端移动，将药剂从出药口推出；出药结束后，控制器控制电磁铁失电，所述复位弹簧带动滑块向尾部空间前端移动。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
本发明在胶囊内设置有摄像机构，当胶囊吞下后，能够方便的检测食道、胃部、小肠等，且不会引起交叉感染，患者也更容易接受。同时，本发明的摄像调节机构结构简单，能够便于在胶囊的狭小空间内装设。同时，该内窥胶囊还带有药腔，能够在检测过程中对患者进行治疗。
附图说明
图1是本发明的整体结构图；
图2是摄像机构的端面图；
图3是调节电磁铁的布局结构；
图4是安装盘的侧壁与胶囊外壳内壁点接触时的结构图；
图5是滚珠与胶囊外壳内壁点接触时的结构图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明作详细的说明。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，一种内窥胶囊，它包括胶囊外壳5，所述胶囊外壳5内设置有前隔板14和后隔板12，所述前隔板14和后隔板12将胶囊外壳5内部空间从前至后分隔成头部空间17、中部空间13和尾部空间10；
所述头部空间17处的胶囊外壳5为透明外壳，从头部空间17的前端至后端，头部空间17内依次设置有摄像机构和摄像调节机构；所述摄像机构通过摄像调节机构设置在前隔板14的前板面上；所述摄像调节机构用于带动摄像机构在头部空间17内偏转和/或沿胶囊外壳5的轴线方向前后移动；
所述尾部空间10为药液存储腔，尾部空间10处的胶囊外壳5上开设有出药口9；所述尾部空间10内设置有出药机构，所述出药机构用于将药液存储腔内的药剂从出药口9推出，所述出药口9处设置有出药阀；
所述中部空间13内设置有控制系统，所述控制系统与摄像机构、摄像调节机构和出药机构相连，用于控制摄像机构、摄像调节机构和出药机构工作。
如图2所示，所述摄像机构包括安装盘16，所述安装盘16的前端面上设置有摄像头1和环形光源2；所述摄像头1设置在安装盘16的中心处，位于环形光源2的中间；所述安装盘16的后端面与摄像调节机构相连。如图2所示，环形光源2可以由若干个小灯泡构成。
如图1所示，所述摄像调节机构包括支撑弹簧15、调节磁环3和若干调节电磁铁4；所述支撑弹簧15的前端与安装盘16的后端面中部相连，所述支撑弹簧15的后端与前隔板14的前板面中部相连，所述调节磁环3设在安装盘16的后端面上，包绕支撑弹簧15一周，所述调节磁环3为永磁体；所述调节电磁铁4，设置在前隔板14的前板面上，绕支撑弹簧15后端一周等间隔设置，每个调节电磁铁4均连接受控于控制器，且每个调节电磁铁4的磁力大小和磁极可调。所述调节电磁铁可以设置3个、4个、5个、6个等，在本实施例中，如图3所示，所述前隔板14的前板面上设置有三块调节电磁铁4。调节电磁铁4设置的越多，其可偏转角度越准确，但是调节电磁铁4也不宜设置的过多，若过多反而会影响偏转，实际使用中，最多设置8个为宜。
如图1所示，所述安装盘16的径向尺寸小于胶囊外壳5的径向尺寸，使安装盘16的侧面与胶囊外壳5内壁间留有间隙；这样可以使头部空间17内留出足够的空间，使调节机构带动摄像机构在头部空间17内任意偏转；由于胶囊体积小，摄像头1体积设置的也较小，摄像头1的重量几乎可以忽略不计，因此支撑弹簧15不会因摄像头1的自重而被压弯，摄像头1在初始状态下能够始终保证在胶囊的中心轴线处。支撑弹簧15设置的较短，其也有足够的刚度，避免被摄像头1在自然状态下压弯。
当然安装盘16也可以与胶囊外壳5内壁间不留间隙，但是其必须按如图4或5的方式设置，如图4所示，安装盘16的侧壁为圆弧面，其与胶囊外壳5内壁点接触，或如图5所述安装盘16的侧壁上设置有若干滚珠18，所述滚珠18与胶囊外壳5内壁点接触。采用点接触的方式能够避免胶囊外壳5限制摄像机构转动，若安装盘16侧壁与囊外壳面接触，则安装盘16成了活塞，则只能前后滑动。具体实用使，考虑胶囊内部空间有限竟可能简化结构，采用图1和图4中的方式为宜。
进一步的，如图1所示，所述出药机构包括滑块8、复位弹簧11、出药磁铁7和出药电磁铁6；所述滑块8滑动设置在尾部空间10内，所述复位弹簧11的前端与后隔板12的后板面相连，复位弹簧11的后端与滑块8的前端相连；所述出药电磁铁6设置在后隔板12的后板面上，并连接受控于控制器，所述出药磁铁7设置在滑块8的前端。
所述出药磁铁7和出药电磁铁6均可以设置成环状，设置在后隔板12和滑块8的边部。
所述出药口9设置在胶囊外壳5后端，滑块8后端面的形状与胶囊外壳5后端内侧面的形状相匹配。
所述控制系统包括控制器，所述控制器与摄像头1、环形光源2、调节电磁铁4和出药电磁铁6电连接，所述控制器上还连接有无线通信模块和数据存储模块；所述无线通信模块通过无线传输的方式与胶囊外壳5外的显示控制终端相连，所述显示终端可以用来控制整个胶囊工作，也可以显示胶囊采集到的信息；胶囊内的数据存储模块用于存储采集到的图像信息。所述中部空间13内还设置有电池，所述电池为摄像头1，环形光源2，调节电磁铁4，出药电磁铁6，无线通信模块，数据存储模块供电。
所述出药阀为单向阀，限制胶囊外壳5外的液体流入尾部空间10内；该单向阀可以是电磁阀也可以是普通的压力控制阀，若是电磁阀则需要连接受控于控制器。所述单向阀可拆卸的设置在出药口9处，可以采用单向阀外壁与出药口9，螺纹连接的方式进行。方便将单向阀拆下，向药液存储腔内添加药剂。
该胶囊在使用过程中，其控制方法如下：
使用前，先将药剂注入药液存储腔内，然后显示控制终端发送启动信号给控制器，使胶囊启动，开始工作，然后再将胶囊吞入腹中。
胶囊启动后，需要执行摄像机构的控制动作和出药控制，
其中，摄像机构控制方法如下：
胶囊启动后，摄像机构可以自行动作，也可以通过接收显示控制终端的控制信来动作；当摄像机构需要沿胶囊轴线方向移动时，控制器控制调节电磁铁4得电并控制调节电磁铁4的磁极变化；当调节磁环3和调节电磁铁4的磁极相同，且每个调节电磁铁4的磁力大小一致时，摄像机构在磁力的作用下克服支撑弹簧15的拉力，向头部空间17的前端移动；当调节磁环3和调节电磁铁4的磁极相反，且每个调节电磁铁4的磁力大小一致时，摄像机构在磁力的作用下克服支撑弹簧15的推力，向头部空间17的后端移动；
当摄像机构位于头部空间17的前端时，控制器控制部分相邻的调节电磁铁4磁力大于另一部分相邻的调节电磁铁4磁力，则摄像机构向调节电磁铁4磁力小的一侧偏转；如图3所示，当调节电磁铁一4-1的磁力小于调节电磁铁二4-2、调节电磁铁三4-3时，摄像机构向调节电磁铁一4-1处偏转，并使弹簧弯折。
当摄像机构位于头部空间17的后端时，控制器控制部分相邻的调节电磁铁4磁力大于另一部分相邻的调节电磁铁4磁力，则摄像机构向调节电磁铁4磁力大的一侧偏转；如图3所示，当调节电磁铁一4-1的磁力大于调节电磁铁二4-2、调节电磁铁三4-3时，摄像机构向调节电磁铁一4-1处偏转，并使弹簧弯折。
当在将囊的轴线方向，摄像机构受到的磁力与弹簧的弹力平衡时，若调节电磁铁4此时提供的是拉力(使摄像机构向头部空间17后端移动)，则摄像机构的偏转方向与摄像机构位于头部空间17的后端时一致；若调节电磁铁4此时提供的是推力(使摄像机构向头部空间17前端移动)，则摄像机构的偏转方向与摄像机构位于头部空间17的前端时一致。由于摄像机构子在将囊内的角度和位置可以调节，则能够方便摄像头1全方位的检测人体的消化系统。摄像头1将拍摄到的信息传递给控制器，然后控制器将该信息发送给数据存储模块进行存储，避免数据丢失，然后控制器通过无线通信模块将摄像头1将拍摄到的信息传递给显示控制终端。
检测过程中，可以出药来对人体进行治疗。出药时，可以通过控制器设倒计时来控制出药机构出药，也可以通过显示控制终端来向控制器发送出药信号控制出药机构出药；出药时，控制器控制出药电磁铁6得电，且使出药电磁铁6的磁极与出药磁铁7的磁极相反；则滑块8向尾部空间10后端移动，将药剂从出药口9推出；出药结束后，控制器控制电磁铁失电，所述复位弹簧11带动滑块8向尾部空间10前端移动。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种内窥胶囊，其特征在于：它包括胶囊外壳(5)，所述胶囊外壳(5)内设置有前隔板(14)和后隔板(12)，所述前隔板(14)和后隔板(12)将胶囊外壳(5)内部空间从前至后分隔成头部空间(17)、中部空间(13)和尾部空间(10)；
所述头部空间(17)处的胶囊外壳(5)为透明外壳，从头部空间(17)的前端至后端，头部空间(17)内依次设置有摄像机构和摄像调节机构；所述摄像机构通过摄像调节机构设置在前隔板(14)的前板面上；所述摄像调节机构用于带动摄像机构在头部空间(17)内偏转和/或沿胶囊外壳(5)的轴线方向前后移动；
所述尾部空间(10)为药液存储腔，尾部空间(10)处的胶囊外壳(5)上开设有出药口(9)；所述尾部空间(10)内设置有出药机构，所述出药机构用于将药液存储腔内的药剂从出药口(9)推出，所述出药口(9)处设置有出药阀；
所述中部空间(13)内设置有控制系统，所述控制系统与摄像机构、摄像调节机构和出药机构相连，用于控制摄像机构、摄像调节机构和出药机构工作；
所述摄像调节机构包括支撑弹簧(15)、调节磁环(3)和若干调节电磁铁(4)；所述支撑弹簧(15)的前端与安装盘(16)的后端面中部相连，所述支撑弹簧(15)的后端与前隔板(14)的前板面中部相连，所述调节磁环(3)设在安装盘(16)的后端面上，包绕支撑弹簧(15)一周；所述调节电磁铁(4)，设置在前隔板(14)的前板面上，绕支撑弹簧(15)后端一周等间隔设置，每个调节电磁铁(4)均连接受控于控制器，且每个调节电磁铁(4)的磁力大小和磁极可调；
所述出药机构包括滑块(8)、复位弹簧(11)、出药磁铁(7)和出药电磁铁(6)；所述滑块(8)滑动设置在尾部空间(10)内，所述复位弹簧(11)的前端与后隔板(12)的后板面相连，复位弹簧(11)的后端与滑块(8)的前端相连；所述出药电磁铁(6)设置在后隔板(12)的后板面上，并连接受控于控制器，所述出药磁铁(7)设置在滑块(8)的前端。
2.根据权利要求1所述的内窥胶囊，其特征在于：所述摄像机构包括安装盘(16)，所述安装盘(16)的前端面上设置有摄像头(1)和环形光源(2)；所述摄像头(1)设置在安装盘(16)的中心处，位于环形光源(2)的中间；所述安装盘(16)的后端面与摄像调节机构相连。
3.根据权利要求2所述的内窥胶囊，其特征在于：所述安装盘(16)的径向尺寸小于胶囊外壳(5)的径向尺寸，使安装盘(16)的侧面与胶囊外壳(5)内壁间留有间隙；或所述安装盘(16)的侧壁与胶囊外壳(5)内壁点接触；或所述安装盘(16)的侧壁上设置有若干滚珠(18)，所述滚珠(18)与胶囊外壳(5)内壁点接触。
4.根据权利要求1所述的内窥胶囊，其特征在于：所述出药口(9)设置在胶囊外壳(5)后端，滑块(8)后端面的形状与胶囊外壳(5)后端内侧面的形状相匹配。
5.根据权利要求1所述的内窥胶囊，其特征在于：所述控制系统包括控制器，所述控制器与摄像头(1)、环形光源(2)、调节电磁铁(4)和出药电磁铁(6)电连接，所述控制器上还连接有无线通信模块和数据存储模块；所述无线通信模块通过无线传输的方式与胶囊外壳(5)外的显示控制终端相连。
6.根据权利要求1所述的内窥胶囊，其特征在于：所述出药阀为单向阀，限制胶囊外壳(5)外的液体流入尾部空间(10)内；所述单向阀可拆卸的设置在出药口(9)处。
7.一种内窥胶囊的摄像机构控制方法，它包括权利要求1至6之一所述内窥胶囊，其特征在于：
当摄像机构需要沿胶囊轴线方向移动时，控制器控制调节电磁铁(4)得电并控制调节电磁铁(4)的磁极变化；当调节磁环(3)和调节电磁铁(4)的磁极相同，且每个调节电磁铁(4)的磁力大小一致时，摄像机构在磁力的作用下克服支撑弹簧(15)的拉力，向头部空间(17)的前端移动；当调节磁环(3)和调节电磁铁(4)的磁极相反，且每个调节电磁铁(4)的磁力大小一致时，摄像机构在磁力的作用下克服支撑弹簧(15)的推力，向头部空间(17)的后端移动；
当摄像机构位于头部空间(17)的前端时，控制器控制部分相邻的调节电磁铁(4)磁力大于另一部分相邻的调节电磁铁(4)磁力，则摄像机构向调节电磁铁(4)磁力小的一侧偏转；
当摄像机构位于头部空间(17)的后端时，控制器控制部分相邻的调节电磁铁(4)磁力大于另一部分相邻的调节电磁铁(4)磁力，则摄像机构向调节电磁铁(4)磁力大的一侧偏转。
8.一种内窥胶囊的出药控制方法，它包括权利要求1至6之一所述内窥胶囊，其特征在于：出药时，控制器控制出药电磁铁(6)得电，且使出药电磁铁(6)的磁极与出药磁铁(7)的磁极相反；则滑块(8)向尾部空间(10)后端移动，将药剂从出药口(9)推出；出药结束后，控制器控制电磁铁失电，所述复位弹簧(11)带动滑块(8)向尾部空间(10)前端移动。
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