CN118121242A - 用于采集全消化道内容物的无线采集器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于采集全消化道内容物的无线采集器，其包括壳体、储液囊腔、第一单向阀、摄像头底座、透明光学端罩、端盖、转轮、转轮轴、第二单向阀、电池、微型电机、遥控开关、微型摄像头和信号接收与处理装置；所述储液囊腔包括第一单向阀、第二单向阀、壳体中的储液凹槽和透明光学窗罩；所述透明光学端罩外罩于微型摄像头。本发明无线采集器可实现在电脑端实时查看采集器在肠道内的位置并观察采集器附近的消化道情况，并根据消化道情况完成对肠道内容物的主动采集和存储过程。

Description

用于采集全消化道内容物的无线采集器

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，具体的是一种可以用于采集全消化道内容物的无线采集器。

背景技术

微生物存在于地球的方方面面，与人体的关系更是密不可分。相关研究表明人体内的细菌总数与人体的细胞总数相等，约为0.2kg。人体内的菌群广泛分布于人体的口腔、呼吸道、肠道、皮肤等多处组织与器官，并参与人体的多种生理代谢及疾病进程。在人体的细菌中，肠道菌群是人体内已知的最大的微生态系统，对人体的生长发育、内分泌、免疫调节、新陈代谢等方面具有重要的作用，同时研究表明人体的肠道菌群与心脑血管系统、呼吸系统、胃肠道系统、情感类疾病等多种疾病有密切联系。目前对于肠道菌群的研究主要是基于采集的粪便样本，并对粪便样本进行基因测序所获得。但是，粪便是食物经胃肠道消化后排出的，无法全面反映不同结段消化道的菌群情况。

目前已经有相关研究针对上述技术难题进行了科学研究和探索，其中一项研究(PMID：37165188)设计了一种胶囊取样装置，是由单向阀盖住的中空低弹性收集囊袋组成，将囊袋包裹在一个可溶解胶囊内，胶囊表面涂抹肠溶涂层，肠溶涂层会在一定的pH值条件下溶解，当胶囊进入肠道并到达目标pH值环境后，胶囊就会溶解，收集囊袋展开，由于真空的作用，肠道内容物就会顺着单向阀吸入囊袋，并随着粪便排出体外；另一项研究(PMID：35498852)设计了一种无电池的采样胶囊，由3D打印的丙烯酸外壳、快速吸收肠道内容物的水凝胶和柔性PDMS膜组成，胶囊外部涂有肠溶衣涂层，当到达目标pH值的肠道后，涂层就会溶解，胶囊内的水凝胶就会膨胀并吸取肠道内容物，最终随粪便排出体外。尽管上述研究通过不同的方法采集了肠道内容物，但是仍然存在一些技术问题。首先是两种装置均是根据肠道pH值待胶囊溶解后进行肠道内容物的收集工作，因此无法确定胶囊所处的肠道位置；其次，两种装置的收集过程均为被动收集，无法确保胶囊在收集过程中的内容物收集量。

胶囊内镜又称胶囊内窥镜，是一种做成胶囊形状的内窥镜，用来检查人体消化道的医疗器械，具有无创、连续、可视化、无交叉感染风险等特点，可用水吞服，无需麻醉，因此患者依从性较高，适用人群广。尤为重要的是，胶囊内镜可以借助人体胃肠的蠕动，沿着胃、十二指肠、空肠、回肠、结肠、直肠运行，同时对经过的消化道进行拍照，并实时以数字信号传输图像给病人体外携带的图像记录仪进行储存记录，从而观察到人体全部消化道的情况，整个过程平均会持续8小时左右；目前临床上的胶囊内镜主要以观察为主，无法如传统内镜一般进行内镜下手术操作或取病变部位活检；同时，目前的胶囊内镜只能进行按固定帧数进行拍照，无法持续录像，并且只能先将图像储存在患者体外携带的记录仪中，医生无法实时观察到患者的消化道情况。

发明内容

综合现有技术中消化道内容物采集装置和胶囊内镜的特点以及目前存在的技术问题，需要一种能够可视化的，可定位的，可主动采集肠道内容物的装置，以完成人体全消化道内容物的采集过程。

为解决现有取样胶囊只能被动收集肠道内容物，无法根据患者的消化道情况主动采集肠道内容物的问题，本发明提供用于采集全消化道内容物的无线采集器。

本发明采用的技术方案为：

用于采集全消化道内容物的无线采集器，包括：壳体，所述壳体两端分别设置有端盖和摄像头底座，所述壳体内设置有储液囊腔、电源组、微型电机和信号接收与处理装置；所述电源组与微型电机之间设置有遥控开关；

所述储液囊腔包括设置在壳体内的储液凹槽、第一单向阀、第二单向阀和设置在壳体上的透明光学窗罩；所述储液凹槽一端与第一单向阀相连，所述储液凹槽的另一端与第二单向阀相连；所述透明光学窗罩外罩于储液凹槽；

所述端盖上设置有吸液口，所述端盖内设置有转轮腔和进液通路，所述吸液口与转轮腔连通；所述转轮腔和进液通路相连通；所述进液通路与第一单向阀相连；所述转轮腔内设置有转轮；所述转轮上设置有转轮轴；所述微型电机通过转轮轴与转轮相连。

所述摄像头底座内安装有微型摄像头；所述摄像头底座远离壳体的一端罩有透明光学端罩；所述电源组分别与微型电机、微型摄像头以及信号接收与处理装置电连接。

所述壳体上还设置有第一磁吸式充电口和第二磁吸式充电口，所述第一磁吸式充电口和第二磁吸式充电口均与电源组电连接。

优选的，所述透明光学端罩由有利于微型摄像头光线的穿透，且能不被肠液分解的高分子材料加工制作而成，所述高分子材料可选择亚克力材料或者透明光敏树脂；所述透明光学窗罩由有利于光线的穿透，且不能被肠液分解的高分子材料由3D打印加工制作而成，所述高分子材料可选择亚克力材料或者透明光敏树脂。

优选的，所述端盖、壳体、摄像头底座和转轮轴均由不被肠液分解的高分子材料经3D打印加工制作而成，所述高分子材料可选择红腊、聚丙烯、光敏树脂、聚碳酸酯等；所述第一单向阀、第二单向阀均由天然橡胶加工而成；所述储液凹槽与壳体由同种材料经3D打印一体成型，并经过无菌化处理，所述高分子材料可选择红腊、聚丙烯、光敏树脂、聚碳酸酯等；所述转轮由不被肠液分解的高分子材料加工制作而成，所述高分子材料可选择柔性橡胶等。

优选的，所述信号接收与处理装置包括依次电连接的信号无线发射器、信号无线接收器、图像传感器及图像处理器。

优选的，所述无线采集器的总长度小于肠道的直径，其外轮廓直径小于肠道的直径。

优选的，所述遥控开关用于微型电机控制信号的接收、处理与信号的发送；所述电源组用于为无线采集器提供所需的动力源，其至少包含一个电源单元。

优选的，所述信号接收与处理装置用于微型摄像头控制信号的接收、处理与信号的发送。

优选的，所述微型摄像头用于无线采集器对肠道内部图像的采集，并将所采集的图像发送于信号接收与处理装置。

优选的，所述转轮腔和进液通路通过设置在转轮腔上的入口和出口连通，所述入口与吸液口相连通，所述出口与进液通路相连通。

与现有技术相比，本发明中用于采集全消化道内容物的无线采集器有益效果如下：

1.本发明中的无线采集器具有吸取和储藏肠道内容物的功能，通过壳体、吸液口、进液通路、微型电机、转轮、转轮轴和储液囊腔组成吸取和储藏肠道内容物的结构；通过控制微型电机的运动与停止，带动转轮的运动与停止，从而实现对肠道内容物的吸取；通过包括第一单向阀、第二单向阀、储液凹槽和透明光学窗罩的储液囊腔，可以实现对肠道内容物的储藏；通过储液囊腔入口和出口的单向阀，保证了储液囊腔的密闭性，使储液囊腔内的肠道内容物不被污染和泄露。

2.本发明中的无线采集器与现有技术中的胶囊内镜相比，具备了将图像信息实时传输查阅的功能，实现在电脑端即可查看无线采集器在肠道内的位置和无线采集器附近消化道的情况。

3.本发明中的无线采集器与现有技术中的肠道内容物采集胶囊相比，具备了主动采集的功能，通过无线遥控微型电机运动与停止，可以完成对肠道内容物的主动采集过程。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本发明中无线采集器的整体外观图；

图2为本发明中无线采集器的肠道内容物采集端的结构图；

图3为本发明中无线采集器的肠道图像采集端的结构图；

图4为本发明中无线采集器的各部件分解图；

图5为本发明端盖及其内部的结构示意图。

附图标记说明，1-端盖；2-吸液口；3-壳体；4-储液囊腔；5-第二单向阀；6-出气口；7-摄像头底座；8-透明光学端罩；9-进液通路；10-螺纹孔；11-转轮；12-第一磁吸式充电口；13-第二磁吸式充电口；14-微型摄像头；15-端盖固定螺丝孔；16-转轮轴；17-第一单向阀；18-螺丝孔；19-电源组；20-微型电机；21-遥控开关；22-信号接收与处理装置；23-转轮腔；24-入口；25-出口。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为实现预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。

参照图1-图5，作为本发明一具体实施例，一种用于采集全消化道内容物的无线采集器包括壳体3，所述壳体3两端设置有端盖1和摄像头底座7，所述壳体3内设置有储液囊腔4、电源组19、微型电机20和信号接收与处理装置22；所述电源组19与微型电机20之间设置有遥控开关21；所述储液囊腔4包括设置在壳体3内的储液凹槽、第一单向阀17、第二单向阀5和设置在壳体3上的透明光学窗罩；所述储液凹槽一端与第一单向阀17相连，所述储液凹槽的另一端与第二单向阀5相连；所述透明光学窗罩外罩于储液凹槽；所述端盖1上设置有吸液口2，所述端盖1内设置有转轮腔23和进液通路9；所述转轮腔23和进液通路9相连通；所述吸液口2与第一单向阀17通过进液通路9相连；所述转轮腔23内设置有转轮11；所述微型电机20通过转轮轴16与转轮11相连；所述摄像头底座7内安装有微型摄像头14；所述摄像头底座7远离壳体3的一端罩有透明光学端罩8；所述电源组19分别与微型电机20、微型摄像头14以及信号接收与处理装置22电连接；所述壳体3上还设置有第一磁吸式充电口12和第二磁吸式充电口13，所述第一磁吸式充电口12和第二磁吸式充电口13均与电源组19电连接。

参照图1-图4，作为本发明一具体实施例，透明光学端罩8由有利于微型摄像头14光线的穿透，且能不被肠液分解的高分子材料加工制作而成；透明光学窗罩外罩于壳体3的储液凹槽，由有利于光线的穿透，且不能被肠液分解的高分子材料加工制作而成；端盖1、壳体3、摄像头底座7和转轮轴6均由不被肠液分解的高分子材料经3D打印加工制作而成；第一单向阀17、第二单向阀5均由天然橡胶加工而成；所述储液凹槽与壳体3由同种材料经3D打印一体成型，并经过无菌化处理；所述转轮5由不被肠液分解的高分子材料加工制作而成。

参照图4，作为本发明一具体实施例，遥控开关21用于根据电脑端指示对微型电机20进行启动和停止；电源组19用于为无线采集器提供所需的动力源，其至少包含一个电源单元；信号接收与处理装置22用于微型摄像头14控制信号的接收、处理与信号的发送；微型摄像头14用于无线采集器对肠道内部图像的采集，并将所采集的图像发送于信号接收与处理装置22；信号接收与处理装置22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。

参照图1，作为本发明一具体实施例，无线采集器的总长度小于肠道的直径尺寸，其外轮廓直径小于肠道的直径尺寸。

参照图1-图4，该用于采集全消化道内容物的无线采集器在人肠道内部的工作流程如下：

病人在做好肠道准备工作后，在医生的指导下口服无线采集器，无线采集器随着消化道进入肠道并随着肠道自身的蠕动不断前进，无线采集器在前进过程中利用微型摄像头14(型号：AV7.0；直径7.0mm)持续采集肠道特征图像，并将图像信号发送于信号接收与处理装置22，信号接收与处理装置22将处理过的信号发送于外部具有wifi功能的信号接收盒，信号接收盒将采集的图像传输至电脑端。

当无线采集器行进至需要采集肠道内容物的肠段时，医生分析所采集的病灶图像，确定无线采集器附近存在足量的肠道内容物时，及时通过电脑端的微处理器给遥控开关21发送一道激励信号，遥控开关21收到该激励信号时，控制微型电机20(型号：GB06-136-MD16001-1-M；直径：6.0mm；转速：240转/分钟)运动工作，微型电机20通过转轮轴16带动转轮腔23内的转轮11转动。如图5所示，利用挠性叶轮泵的原理，转轮11为柔性的橡胶制成，微型电机20通过转轮轴16带动转轮11在转轮腔23内进行偏心转动，转轮11转过偏心凸轮后，转轮11的局部空间压缩，容积减少。通过转轮腔23进入入口24时转轮11局部容积增加，形成局部真空，大气把流体压入空腔。空腔通过出口管时容积减少，流体被挤出空腔进入出口管，再由转轮腔23上的出口25进入进液通路9，并通过与进液通路9相连的第一单向阀17流向储液囊腔4，储液囊腔4内的气体则通过第二单向阀5由出气口6排出，从而使肠道内容物储存在储液囊腔4内，当储液囊腔4内充满肠道内容物后，医生通过电脑端的微处理器给遥控开关21发送一道停止信号，遥控开关21收到该停止信号后，控制微型电机20停止工作；同时，在第一单向阀17和第二单向阀5的封闭作用下，阻断了储液囊腔4内肠道内容物的流出，如此便完成了目标肠段的内容物的采集工作。

从以上的技术方案可以看出，本发明的一种用于采集全消化道内容物的无线采集器可通过微型摄像头14和信号接收与处理装置22实现在电脑端实时查看无线采集器在肠道内的位置并观察采集器附近的消化道情况，并根据消化道情况利用储液囊腔4完成对肠道内容物的主动采集和存储过程。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而己，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简介修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (9)

1.一种用于采集全消化道内容物的无线采集器，其特征在于，包括：壳体(3)，所述壳体(3)两端分别设置有端盖(1)和摄像头底座(7)，所述壳体(3)内设置有储液囊腔(4)、电源组(19)、微型电机(20)和信号接收与处理装置(22)；所述电源组(19)与微型电机(20)之间设置有遥控开关(21)；

所述储液囊腔(4)包括设置在壳体(3)内的储液凹槽、第一单向阀(17)、第二单向阀(5)和设置在壳体(3)上的透明光学窗罩；所述储液凹槽一端与第一单向阀(17)相连，所述储液凹槽的另一端与第二单向阀(5)相连；所述透明光学窗罩外罩于储液凹槽；

所述端盖(1)上设置有吸液口(2)，所述端盖(1)内设置有转轮腔(23)和进液通路(9)，所述吸液口(2)与转轮腔(23)连通；所述转轮腔(23)和进液通路(9)相连通；所述进液通路(9)与第一单向阀(17)相连；所述转轮腔(23)内设置有转轮(11)；所述转轮(11)上设置有转轮轴(16)；所述微型电机(20)通过转轮轴(16)与转轮(11)相连。

2.根据权利要求1所述用于采集全消化道内容物的无线采集器，其特征在于，所述摄像头底座(7)内安装有微型摄像头(14)；所述摄像头底座(7)远离壳体(3)的一端罩有透明光学端罩(8)。

3.根据权利要求2所述用于采集全消化道内容物的无线采集器，其特征在于，所述电源组(19)分别与微型电机(20)、微型摄像头(14)以及信号接收与处理装置(22)电连接。

4.根据权利要求1所述用于采集全消化道内容物的无线采集器，其特征在于，所述壳体(3)上还设置有第一磁吸式充电口(12)和第二磁吸式充电口(13)，所述第一磁吸式充电口(12)和第二磁吸式充电口(13)均与电源组(19)电连接。

5.根据权利要求2所述用于采集全消化道内容物的无线采集器，其特征在于，所述透明光学端罩(8)由有利于微型摄像头(14)光线的穿透，且能不被肠液分解的高分子材料加工制作而成；所述透明光学窗罩由有利于光线的穿透，且不能被肠液分解的高分子材料加工制作而成。

6.根据权利要求1所述用于采集全消化道内容物的无线采集器，其特征在于，所述端盖(1)、壳体(3)、摄像头底座(7)和转轮轴(16)均由不被肠液分解的高分子材料经3D打印加工制作而成；所述第一单向阀(17)、第二单向阀(5)均由天然橡胶加工而成；所述储液凹槽与壳体(3)由同种材料经3D打印一体成型，并经过无菌化处理；所述转轮(11)由不被肠液分解的高分子材料加工制作而成。

7.根据权利要求1所述用于采集全消化道内容物的无线采集器，其特征在于，所述信号接收与处理装置(22)包括依次电连接的信号无线发射器、信号无线接收器、图像传感器及图像处理器。

8.根据权利要求1所述用于采集全消化道内容物的无线采集器，其特征在于，所述无线采集器的总长度小于肠道的直径，其外轮廓直径小于肠道的直径。

9.根据权利要求1所述用于采集全消化道内容物的无线采集器，其特征在于，所述转轮腔(23)和进液通路(9)通过设置在转轮腔(23)上的入口(24)和出口(25)连通，所述入口(24)与吸液口(2)相连通，所述出口(25)与进液通路(9)相连通。