CN114099921B - 一种体内弯曲区域爆炸冲击释药含能微系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种体内弯曲区域爆炸冲击释药含能微系统及其实现方法。本发明的体内弯曲区域爆炸冲击释药含能微系统包括内窥镜、伸缩机构、爆炸释药微模块、系统外壳以及体外控制模块；当内窥镜观测已经到达病灶指定区域时，对伸缩机构中U型电磁线圈通电，吸合铁芯使得弹簧伸长，带动可动滑块滑动将爆炸释药模块通过释药模块释放孔推出系统外壳，对准病灶区；引爆爆炸释药微模块的炸药，形成爆轰波和高压气体冲击药物，将药物通过透明药罩顶端的释药口精准的喷洒到病灶表面；本发明应用于人体体内靶向治疗胃肠道、气管等体内管状结构，实现药物的定点释放，同时将药物打入并覆盖病灶区域，进行靶向治疗，缩短了治疗时间，并提高了药物的利用率。

Description

一种体内弯曲区域爆炸冲击释药含能微系统

技术领域

本发明涉及释药含能微系统技术，具体涉及一种体内弯曲区域爆炸冲击释药含能微系统及其实现方法。

背景技术

大量的药物需要注射以及口服的方式进行摄入，由于酶降解作用使口服对药物利用度大大降低，而皮下注射除了带来痛苦之外，对一些体内病灶的治疗时间大大延长。因此可植入机构在体内将药物释放进行靶向治疗越来越受到关注。目前，对于人体内的靶向治疗主要针对的是胃肠道、气管等体内管状结构，然而体内复杂狭小的区域，比如小肠肠道、大肠肠道、胃部等，常存在弯曲、曲折区域，药物无法快速到达病灶，增大的治疗难度、延长了患者的伤痛。

发明内容

为了解决以上现有技术中存在的问题，本发明提出了一种体内弯曲区域爆炸冲击释药含能微系统及其实现方法，应用于人体体内靶向治疗胃肠道、气管等体内管状结构，通过含能装药爆炸产生的半球形冲击波，实现药物的定点释放，同时将药物打入并覆盖病灶区域，进行靶向治疗,缩短了治疗时间、提高了药物的利用率。

本发明的一个目的在于提出一种体内弯曲区域爆炸冲击释药含能微系统。

本发明的体内弯曲区域爆炸冲击释药含能微系统包括：内窥镜镜头、伸缩机构、爆炸释药微模块、系统外壳以及体外控制模块；其中，系统外壳为内部中空的软管，在系统外壳的前端设置有前端安装板，前端安装板上分别开设有图像采集孔、伸缩机构安装孔和释药模块释放孔，内窥镜镜头、伸缩机构和爆炸释药微模块分别通过图像采集孔、伸缩机构安装孔和释药模块释放孔装配在系统外壳内的前端；内窥镜镜头位于图像采集孔处，爆炸释药微模块的前端位于释药模块释放孔处；伸缩机构连接爆炸释药微模块的后端；内窥镜镜头通过数据线连接至位于体外的体外控制模块；伸缩机构通过导线连接至爆炸释药微模块，爆炸释药微模块通过数据线连接至体外的体外控制模块；导线和数据线位于系统外壳内；

伸缩机构包括U型电磁线圈、铁芯、弹簧、可动滑块和基板；基板为平板状，基板的一侧设有U型电磁线圈安装槽，U型电磁线圈装配在U型电磁线圈槽中，基板的另一侧设置有滑块安装槽，在滑块安装槽内与U型电磁线圈相对的一侧固定安装弹簧的一端，弹簧的另一端连接可动滑块，在可动滑块上安装有铁芯；可动滑块的下表面固定连接爆炸释药模块的底部；U型电磁线圈通过导线连接至爆炸释药微模块的电路板；U型电磁线圈未通电状态下，弹簧处于原长，可动滑块与滑块安装槽邻近U型电磁线圈的一侧有距离；

爆炸释药微模块包括释药模块外壳、透明药罩、爆炸物隔离薄膜、炸药、炸药安装板、含能桥和电路板；释药模块外壳为内部中空的壳体，爆炸物隔离薄膜、炸药、炸药安装板、含能桥和电路板安装在释药模块外壳内；释药模块外壳的前端为透明药罩，透明药罩对准系统外壳的释药模块释放孔，透明药罩的顶端中心开设有释药口；释药模块外壳的外壁底部固定连接可动滑块的下表面；释药模块外壳内的底部装配有电路板，电路板通过数据线连接到体外控制模块，在电路板的前表面键合含能桥，含能桥与电路板电学连接；在含能桥的前表面贴合炸药；在炸药前设置爆炸物隔离薄膜；爆炸物隔离薄膜与透明药罩之间的空腔作为药物存储腔，药物储存在药物存储腔内；U型电磁线圈未通电状态下，弹簧处于原长，爆炸释药微模块位于系统外壳内；

初始状态下，体外控制模块与电路板之间未导通，伸缩机构的U型电磁线圈未通电，弹簧处于原长，与可动滑块连接的爆炸释药模块位于系统外壳内，爆炸释药模块的含能桥未通电，药物储存于药物存储腔中；体内弯曲区域爆炸冲击释药含能微系统的前端进入人体后，内窥镜镜头观测病灶位置，并将实时图像通过数据线传输到位于体外的体外控制模块；当内窥镜镜头观测到达病灶指定区域时，体外控制模块接通电路板供电，电路板对伸缩机构中U 型电磁线圈通电，U型电磁线圈吸合铁芯，弹簧伸长，带动可动滑块滑动将爆炸释药模块通过释药模块释放孔推出系统外壳，透明药罩伸出系统外壳，透明药罩的释药口对准病灶区；体外控制模块将准备释药电信号传输至电路板，与电路板连通爆炸释药微模块的含能桥通电，含能桥通电后引爆炸药，炸药在密闭的空腔内爆炸形成半球形冲击波，并产生高压气体，半球形冲击波和高压气体冲击药物，将药物通过透明药罩顶端的释药口精准的喷洒到病灶表面，实现快速且精准给药，同时爆炸物隔离薄膜有效第隔离爆炸产物，将爆炸产生的有害物质与药物隔离；释放药物后，体外控制模块与电路板之间断开电学连接，含能桥断电，伸缩机构中的U型电磁线圈断电，弹簧回复原长，可动滑块带动爆炸释药模块收回系统外壳内，一次作用完成。

体外控制模块包括：处理器、图像接收器、信号发射器和电源，处理器、图像接收器和信号发射器连接至电源；图像接收器和信号发射器连接至处理器；图像接收器连接至内窥镜镜头；信号发射器分别连接至爆炸释药微模块的电路板。

进一步，还包括内窥镜外壳；其中，内窥镜外壳固定安装在系统外壳内；内窥镜外壳为内部具有空腔的壳体，前端具有通光孔，通光孔对准系统外壳的图像采集孔，内窥镜镜头安装在内窥镜外壳内，且对准通光孔。

爆炸物隔离薄膜采用聚二甲基硅氧烷PDMS薄膜。

炸药采用叠氮化物，叠氮化铅或叠氮化铜。

电路板采用印刷电路板PCB。

可动滑块与滑块安装槽邻近U型电磁线圈一侧的距离为3mm～5mm。

释药模块外壳的外部形状为圆柱形，透明药罩为半球形。

本发明的另一个目的在于提出一种体内弯曲区域爆炸冲击释药含能微系统的实现方法。

体内弯曲区域爆炸冲击释药含能微系统的系统外壳的前端通过胃肠道或气管等体内管状结构进入人体，系统外壳的末端位于人体外。

本发明的体内弯曲区域爆炸冲击释药含能微系统的实现方法，包括以下步骤：

1)初始状态下，体外控制模块与电路板之间未导通，伸缩机构的U型电磁线圈未通电，弹簧处于原长，与可动滑块连接的爆炸释药模块位于系统外壳内，爆炸释药模块的含能桥未通电，药物储存于药物存储腔中；

2)内窥镜镜头观测病灶位置，并将实时图像通过数据线传输到位于体外的体外控制模块；

3)当内窥镜镜头观测到达病灶指定区域时，体外控制模块接通电路板供电，电路板对伸缩机构中U型电磁线圈通电，U型电磁线圈吸合铁芯，弹簧伸长，带动可动滑块滑动将爆炸释药模块通过释药模块释放孔推出系统外壳，透明药罩伸出系统外壳，透明药罩的释药口对准病灶区；

4)体外控制模块将准备释药电信号传输至电路板，与电路板连通爆炸释药微模块的含能桥通电，含能桥通电后引爆炸药，炸药在密闭的空腔内爆炸形成半球形冲击波，并产生高压气体，半球形冲击波和高压气体冲击药物，将药物通过透明药罩顶端的释药口精准的喷洒到病灶表面，实现快速且精准给药，同时爆炸物隔离薄膜有效第隔离爆炸产物，将爆炸产生的有害物质与药物隔离；

5)释放药物后，体外控制模块与电路板之间断开电学连接，含能桥断电，伸缩机构中的U型电磁线圈断电，弹簧回复原长，可动滑块带动爆炸释药模块收回系统外壳内，一次作用完成。

本发明的优点：

本发明应用于人体体内靶向治疗胃肠道、气管等体内管状结构，通过含能装药爆炸产生的半球形冲击波，实现药物的定点释放，同时将药物打入并覆盖病灶区域，进行靶向治疗，缩短了治疗时间，并提高了药物的利用率。

附图说明

图1为本发明的体内弯曲区域爆炸冲击释药含能微系统的一个实施例的外部示意图，其中， (a)为爆炸释药微模块位于系统外壳内的示意图，(b)为爆炸释药微模块伸出系统外壳内的示意图；

图2为本发明的体内弯曲区域爆炸冲击释药含能微系统的一个实施例的爆炸示意图；

图3为本发明的体内弯曲区域爆炸冲击释药含能微系统的一个实施例的伸缩机构的示意图；

图4为本发明的体内弯曲区域爆炸冲击释药含能微系统的一个实施例的爆炸释药微模块的示意图。

具体实施方式

下面结合附图，通过具体实施例，进一步阐述本发明。

如图1和2所示，本实施例的体内弯曲区域爆炸冲击释药含能微系统：内窥镜镜头1、伸缩机构2、爆炸释药微模块3、系统外壳4以及体外控制模块；其中，系统外壳4为内部中空的软管，在系统外壳的前端设置有前端安装板，前端安装板上分别开设有图像采集孔41、释药模块释放孔42以及伸缩机构安装孔43，内窥镜镜头1、爆炸释药微模块3和伸缩机构2分别通过图像采集孔41、释药模块释放孔42以及伸缩机构安装孔43装配在系统外壳4内；内窥镜镜头1位于图像采集孔41处，爆炸释药微模块3的前端位于释药模块释放孔42处，伸缩机构2通过伸缩机构安装孔43安装在系统外壳4内；伸缩机构2固定连接爆炸释药微模块3的后端；内窥镜镜头1通过数据线连接至位于体外的体外控制模块；伸缩机构2通过导线连接至爆炸释药微模块3，爆炸释药微模块3通过数据线连接至体外控制模块；导线和数据线位于系统外壳内；

伸缩机构2包括U型电磁线圈21、铁芯22、弹簧23、可动滑块24和基板25；基板25 为平板状，基板25的一侧设有U型电磁线圈安装槽26，U型电磁线圈装配在U型电磁线圈槽中，基板25的另一侧设置有滑块安装槽，在滑块安装槽内与U型电磁线圈21相对的一侧固定安装弹簧23的一端，弹簧23的另一端连接可动滑块24，可动滑块位于滑块安装槽内，滑块安装槽的底部开设有沿着系统外壳轴线方向的滑动通孔，在可动滑块24上安装有铁芯；可动滑块24的下表面通过滑动通孔固定连接爆炸释药模块的底部；U型电磁线圈21通过导线连接至爆炸释药微模块3的电路板；U型电磁线圈21未通电状态下，弹簧23处于原长，可动滑块24与滑块安装槽邻近U型电磁线圈21的一侧有距离；

爆炸释药微模块3包括释药模块外壳31、透明药罩32、爆炸物隔离薄膜33、炸药34、炸药安装板35、含能桥36和电路板37；释药模块外壳31为内部中空的壳体，爆炸物隔离薄膜33、炸药34、炸药安装板35、含能桥36和电路板安装在释药模块外壳31内；释药模块外壳31的前端为透明药罩32，透明药罩32对准系统外壳4的释药模块释放孔42，透明药罩 32的顶端中心开设有释药口38；释药模块外壳31的外壁底部固定连接可动滑块24的下表面；释药模块外壳31内的底部装配有电路板37，电路板37通过数据线连接到体外控制模块，在电路板37的前表面键合含能桥36，含能桥36与电路板37电学连接；在含能桥36的前表面贴合炸药34；在炸药34前设置爆炸物隔离薄膜33；爆炸物隔离薄膜33与透明药罩32之间的空腔作为药物存储腔，药物储存在药物存储腔内；U型电磁线圈21未通电状态下，弹簧 23处于原长，爆炸释药微模块3位于系统外壳4内。

体外控制模块包括：处理器、图像接收器、信号发射器和电源，处理器、图像接收器和信号发射器连接至电源；图像接收器和信号发射器连接至处理器。

还包括内窥镜外壳11；其中，内窥镜外壳11为内部具有空腔的壳体，前端具有通光孔，内窥镜镜头1安装在内窥镜外壳11内，且内窥镜镜头1对准通光孔。

在本实施例中，爆炸物隔离薄膜33采用聚二甲基硅氧烷PDMS薄膜；炸药34采用叠氮化铅；电路板37采用印刷电路板PCB；可动滑块24与滑块安装槽邻近U型电磁线圈21的一侧有4mm距离；释药模块外壳31外部形状为圆柱形，透明药罩32为半球形。系统外壳为 3D打印结构直径为10mm，材料采用ULTEM1010热塑性聚醚亚酰胺，具有生物相容性且具有电绝缘；内窥镜的外径为3mm；释药模块外壳的外径为4mm，内径为3mm；叠氮化铅的装药直径为1mm，高度为0.5mm；PDMS薄膜的直径为3mm，厚度为2mm；弹簧采用S型平面弹簧，材料为金属镍，长度为6mm；释药模块外壳的材料采用3D打印的光敏树脂。

操作者手持系统外壳4的末端，控制体内弯曲区域爆炸冲击释药含能微系统的前端通过消化道进入人体。

本实施例的体内弯曲区域爆炸冲击释药含能微系统的实现方法，包括以下步骤：

1)初始状态下，体外控制模块与电路板37之间未导通，伸缩机构2的U型电磁线圈21未通电，弹簧23处于原长，与可动滑块24连接的爆炸释药模块位于系统外壳4 内，如图1(a)所示，爆炸释药模块的含能桥36未通电，药物储存于药物存储腔中；

2)内窥镜镜头1观测病灶位置，并将实时图像通过数据线传输到位于体外的体外控制模块；

3)当内窥镜镜头1观测到达病灶指定区域时，体外控制模块接通电路板37供电，电路板37对伸缩机构2中U型电磁线圈21通电，电压5V，电流0.3A，U型电磁线圈 21吸合铁芯22，弹簧23伸长，带动可动滑块24滑动将爆炸释药模块通过释药模块释放孔42推出系统外壳4，透明药罩32伸出系统外壳4，如图1(b)所示，透明药罩32的释药口对准病灶区；

4)体外控制模块将准备释药电信号传输至电路板37，与电路板37连通爆炸释药微模块 3的含能桥36通电，电压5V，电流0.3A，含能桥36通电后引爆炸药34，炸药34 在密闭的空腔内爆炸形成半球形冲击波，并产生高压气体，半球形冲击波和高压气体冲击药物，将药物通过透明药罩32顶端的释药口精准的喷洒到病灶表面，实现快速且精准给药，同时爆炸物隔离薄膜33有效第隔离爆炸产物，将爆炸产生的有害物质与药物隔离；

5)释放药物后，体外控制模块与电路板37之间断开电学连接，含能桥36断电，伸缩机构2中的U型电磁线圈21断电，弹簧23回复原长，可动滑块24带动爆炸释药模块收回系统外壳内，一次作用完成；

6)将体内弯曲区域爆炸冲击释药含能微系统收回体外，清洁消毒，更换爆炸释药模块准备下次释药流程。

最后需要注意的是，公布实施例的目的在于帮助进一步理解本发明，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附的权利要求的精神和范围内，各种替换和修改都是可能的。因此，本发明不应局限于实施例所公开的内容，本发明要求保护的范围以权利要求书界定的范围为准。

Claims (8)

1.一种体内弯曲区域爆炸冲击释药含能微系统，其特征在于，所述体内弯曲区域爆炸冲击释药含能微系统包括：内窥镜镜头、伸缩机构、爆炸释药微模块、系统外壳以及体外控制模块；其中，系统外壳为内部中空的软管，在系统外壳的前端设置有前端安装板，前端安装板上分别开设有图像采集孔、伸缩机构安装孔和释药模块释放孔，内窥镜镜头、伸缩机构和爆炸释药微模块分别通过图像采集孔、伸缩机构安装孔和释药模块释放孔装配在系统外壳内的前端；内窥镜镜头位于图像采集孔处，爆炸释药微模块的前端位于释药模块释放孔处；伸缩机构连接爆炸释药微模块的后端；内窥镜镜头通过数据线连接至位于体外的体外控制模块；伸缩机构通过导线连接至爆炸释药微模块，爆炸释药微模块通过数据线连接至体外的体外控制模块；导线和数据线位于系统外壳内；

伸缩机构包括U型电磁线圈、铁芯、弹簧、可动滑块和基板；基板为平板状，基板的一侧设有U型电磁线圈安装槽，U型电磁线圈装配在U型电磁线圈安装槽中，基板的另一侧设置有滑块安装槽，在滑块安装槽内与U型电磁线圈相对的一侧固定安装弹簧的一端，弹簧的另一端连接可动滑块，在可动滑块上安装有铁芯；可动滑块的下表面固定连接爆炸释药模块的底部；U型电磁线圈通过导线连接至爆炸释药微模块的电路板；U型电磁线圈未通电状态下，弹簧处于原长，可动滑块与滑块安装槽邻近U型电磁线圈的一侧有距离；

爆炸释药微模块包括释药模块外壳、透明药罩、爆炸物隔离薄膜、炸药、炸药安装板、含能桥和电路板；释药模块外壳为内部中空的壳体，爆炸物隔离薄膜、炸药、炸药安装板、含能桥和电路板安装在释药模块外壳内；释药模块外壳的前端为透明药罩，透明药罩对准系统外壳的释药模块释放孔，透明药罩的顶端中心开设有释药口；释药模块外壳的外壁底部固定连接可动滑块的下表面；释药模块外壳内的底部装配有电路板，电路板通过数据线连接到体外控制模块，在电路板的前表面键合含能桥，含能桥与电路板电学连接；在含能桥的前表面贴合炸药；在炸药前设置爆炸物隔离薄膜；爆炸物隔离薄膜与透明药罩之间的空腔作为药物存储腔，药物储存在药物存储腔内；U型电磁线圈未通电状态下，弹簧处于原长，爆炸释药微模块位于系统外壳内；

初始状态下，体外控制模块与电路板之间未导通，伸缩机构的U型电磁线圈未通电，弹簧处于原长，与可动滑块连接的爆炸释药模块位于系统外壳内，爆炸释药模块的含能桥未通电，药物储存于药物存储腔中；体内弯曲区域爆炸冲击释药含能微系统的前端进入人体后，内窥镜镜头观测病灶位置，并将实时图像通过数据线传输到位于体外的体外控制模块；当内窥镜镜头观测到达病灶指定区域时，体外控制模块接通电路板供电，电路板对伸缩机构中U型电磁线圈通电，U型电磁线圈吸合铁芯，弹簧伸长，带动可动滑块滑动将爆炸释药模块通过释药模块释放孔推出系统外壳，透明药罩伸出系统外壳，透明药罩的释药口对准病灶区；体外控制模块将准备释药电信号传输至电路板，与电路板连通爆炸释药微模块的含能桥通电，含能桥通电后引爆炸药，炸药在密闭的空腔内爆炸形成半球形冲击波，并产生高压气体，半球形冲击波和高压气体冲击药物，将药物通过透明药罩顶端的释药口精准的喷洒到病灶表面，实现快速且精准给药，同时爆炸物隔离薄膜有效隔离爆炸产物，将爆炸产生的有害物质与药物隔离；释放药物后，体外控制模块与电路板之间断开电学连接，含能桥断电，伸缩机构中的U型电磁线圈断电，弹簧回复原长，可动滑块带动爆炸释药模块收回系统外壳内，一次作用完成。

2.如权利要求1所述的体内弯曲区域爆炸冲击释药含能微系统，其特征在于，所述体外控制模块包括：处理器、图像接收器、信号发射器和电源，处理器、图像接收器和信号发射器连接至电源；图像接收器和信号发射器连接至处理器；图像接收器连接至内窥镜镜头；信号发射器分别连接至爆炸释药微模块的电路板。

3.如权利要求1所述的体内弯曲区域爆炸冲击释药含能微系统，其特征在于，还包括内窥镜外壳；其中，内窥镜外壳固定安装在系统外壳内；内窥镜外壳为内部具有空腔的壳体，前端具有通光孔，通光孔对准系统外壳的图像采集孔，内窥镜镜头安装在内窥镜外壳内，且对准通光孔。

4.如权利要求1所述的体内弯曲区域爆炸冲击释药含能微系统，其特征在于，所述爆炸物隔离薄膜采用聚二甲基硅氧烷PDMS薄膜。

5.如权利要求1所述的体内弯曲区域爆炸冲击释药含能微系统，其特征在于，所述炸药采用叠氮化物。

6.如权利要求1所述的体内弯曲区域爆炸冲击释药含能微系统，其特征在于，所述电路板采用印刷电路板。

7.如权利要求1所述的体内弯曲区域爆炸冲击释药含能微系统，其特征在于，所述可动滑块与滑块安装槽邻近U型电磁线圈一侧的距离为3mm～5mm。

8.如权利要求1所述的体内弯曲区域爆炸冲击释药含能微系统，其特征在于，所述释药模块外壳的外部形状为圆柱形，透明药罩为半球形。

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