專利名稱：采用石英音叉?zhèn)鞲衅鞯臒o線無源型口服電子膠囊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及ー種醫(yī)用ロ服電子膠囊，特別是涉及一種采用石英音叉?zhèn)鞲衅鞯臒o線無源型ロ服電子膠囊。它屬于智能醫(yī)療器械技術(shù)領(lǐng)域。它不但可以高精密、無線、無源地、直接地測量人體消化器官的溫度，精密地確認(rèn)病灶位置(例如癌病變)，并且能夠停留在任意需治療的病患區(qū)，自動(dòng)地、直接地、連續(xù)地噴藥，同時(shí)還可以對該處的體液進(jìn)行采樣。換言之，該無線無源型ロ服電子膠囊是以在人體內(nèi)部無需電源即可工作的無線傳感器部件一諧振式石英音叉溫度傳感器、電感線圈為核心，把微型波紋管作為執(zhí)行器，并且利用微小型釹鉄硼磁鉄、位于人體外部的單片計(jì)算機(jī)軟、硬件、電磁鐵觸頭等作為關(guān)鍵部件，采用超聲波傳輸敏感信號，利用電磁波以無 線方式從體外給石英音叉溫度傳感器提供能量。該醫(yī)用膠囊使用效果顯著、成本低、穩(wěn)定好、可靠性高，是ー種低成本、多功能的高科技醫(yī)療器械產(chǎn)品。
背景技術(shù)：
目前醫(yī)用ロ服電子膠囊已經(jīng)成為國際醫(yī)療器械研究的熱門課題之一。眾所共知，利用醫(yī)用ロ服膠囊投藥，能夠直接對病患區(qū)給藥，不僅醫(yī)療效果好，而且立竿見影，副作用小。此外，還可以附加體液采樣功能，實(shí)時(shí)對所定位置病灶進(jìn)行選擇性的體液采樣，以便精確地進(jìn)行在線病變檢驗(yàn)，確診率高。大多數(shù)醫(yī)用膠囊要求在裝置內(nèi)具有儲備藥劑的單元區(qū)以及體液采樣存儲單元區(qū)。當(dāng)患者把醫(yī)用ロ服膠囊吞入并到達(dá)所定位置吋，則膠囊內(nèi)的藥劑能夠自動(dòng)地向病患區(qū)釋放，并且自動(dòng)地對該處的體液進(jìn)行采樣，然后把采樣體液收入膠囊體液単元區(qū)。換言之，可對病患區(qū)邊給藥，邊進(jìn)行體液采樣。我國關(guān)于醫(yī)用膠囊的專利已有很多，例如中國專利201010581410. I、和03223480. 5等，但是它們的技術(shù)性能還遠(yuǎn)不能滿足目前的臨床需要。據(jù)調(diào)查，現(xiàn)在臨床急需ー種既能夠無線、無源地測量人體內(nèi)部的關(guān)鍵參數(shù)(例如溫度)，以便精確地確認(rèn)病灶位置(例如癌病變)，并且可以停留在該病患區(qū)，自動(dòng)地、直接地、連續(xù)地噴藥，同時(shí)對該處的體液進(jìn)行采樣的裝置。遺憾的是目前國內(nèi)、外還沒有這種無線、無源醫(yī)用ロ服電子膠囊。最近查閱國內(nèi)、外科技文獻(xiàn)表明，關(guān)于無線無源地測量體溫等參數(shù)膠囊，已有ー些專利，例如中國專利 201010510366. 5、201020565302. 0 和美國專利 5395366,3739279 中國專利201010510366. 5公開了ー些包括無線無源傳感器部分和外部控制器部分的無線無源的測量方法和電路。其中無線無源傳感器部分由一個(gè)電容(C)和一個(gè)線圈(L)構(gòu)成，把電容或線圈中的其中ー個(gè)作為傳感器，且無需電源即可工作，具有簡單、體積小、重量輕等特點(diǎn)，但是LC電路的Q (品質(zhì)因數(shù))很低，因此該傳感器的精度不高。中國專利201010183011.X公開了ー種無線感測裝置與方法。該無線感測裝置，包括天線、壓控振蕩器與處理單元。天線接收第一無線信號并據(jù)以產(chǎn)生電信號，其中第一無線信號是由待測物反射第二無線信號而產(chǎn)生。壓控振蕩器耦接天線，在電信號的干擾下產(chǎn)生振蕩信號，其中振蕩信號隨電信號的變動(dòng)而變化。處理單元耦接壓控振蕩器，依據(jù)振蕩信號的變化評估待測物的參數(shù)。[0007]上述專利都是采用電磁波對人類身體內(nèi)部體溫等參數(shù)進(jìn)行檢測以及用電磁波傳輸，但是電磁波信號的最大弱點(diǎn)是在人體內(nèi)衰減很大，并且頗易受干擾。因此，此種無線感測裝置必須與傳感器的距離很近，通常不超過10幾厘米。與諧振式石英晶體溫度傳感器相比，LC電路的Q(品質(zhì)因數(shù))很低，并且其重復(fù)性、長期穩(wěn)定性也低2 3個(gè)數(shù)量級。因此，LC傳感器的精度比石英溫度傳感器低2 3個(gè)數(shù)量級，最高分辨率也差3 4個(gè)數(shù)量級。雖然美國專利US4689621和US4844076也公布了ー種利用諧振式石英溫度傳感器監(jiān)測人體消化器官溫度的藥丸，但是這些專利藥丸皆采用內(nèi)置電池供電，此外也不具有體液采樣、藥劑自動(dòng)噴放患區(qū)功能。顯然，它們不能列入無線無源型ロ服電子膠囊范疇。無線無源型醫(yī)用ロ服電子膠囊是ー種特性好，成本低的高科技醫(yī)療器械產(chǎn)品，可是存在很多攔路虎，它們是 I、采用無線手段的電子膠囊存在較大的困難常規(guī)技術(shù)是利用電磁波對人類身體內(nèi)部體溫等參數(shù)進(jìn)行檢測以及傳輸敏感信號，但是遺憾的是電磁波在人體內(nèi)衰減很大并且電磁波信號頗易受干擾。因此通常無線感測裝置與傳感器的距離不能超過10cm。關(guān)于該技術(shù)的專利較多，例如中國專利201010510366. 5和201020565302. O、美國專利US7187960等。特別需要指出的，常規(guī)的醫(yī)用ロ服電子膠囊不能采用金屬外殼，否則利用電磁波敏感和傳輸信號，困難很大。2、目前利用無源法的電子膠囊具有技術(shù)瓶頸采用無電池的無線無源型醫(yī)用ロ服電子膠囊的技術(shù)門坎很高。常規(guī)技術(shù)是在膠囊內(nèi)安裝微型鋰電池作為供電電源，例如美國專利US8036842、US4689621和US4844076。它們的缺點(diǎn)是不僅體積大、成本高，而且在高溫時(shí)易發(fā)生爆炸。因此，該醫(yī)用ロ服電子膠囊的儲存和運(yùn)輸都比較麻煩。3、精確地確診病灶位置難點(diǎn)多常規(guī)技術(shù)是利用X射線或CT機(jī)確定病灶位置，例如美國專利US7187960、US5395366。它們的缺點(diǎn)不僅成本高，準(zhǔn)確度低，而且X射線殺傷白血球，對人體頗有害，。4、使ロ服電子膠囊準(zhǔn)確地、穩(wěn)定地停留在消化道的病灶區(qū)，其技術(shù)門坎很高通常，膠囊內(nèi)無動(dòng)カ裝置，例如美國專利US6582365。因此膠囊不能在消化道內(nèi)自行運(yùn)動(dòng)，也不能逆行或停滯不前，只能隨著腸、胃的蠕動(dòng)而移動(dòng)。顯然，使醫(yī)用ロ服電子膠囊在任意設(shè)定的時(shí)間內(nèi)準(zhǔn)確地停留在某病患區(qū)ー處，其技術(shù)困難很大。5、要求醫(yī)用ロ服電子膠囊能低成本地實(shí)現(xiàn)自動(dòng)、直接地、連續(xù)地給病患區(qū)噴藥，同時(shí)對該處的體液進(jìn)行適時(shí)的采樣，需要某些技術(shù)訣竅通常，ロ服電子膠囊受體積和成本的限制，膠囊內(nèi)不能安裝執(zhí)行器、動(dòng)カ裝置和微型電腦等，例如美國專利US5395366。因此要求對任意病患區(qū)能自動(dòng)地、直接地、連續(xù)地噴藥以及進(jìn)行體液適時(shí)采樣，其技術(shù)難度頗大。本實(shí)用新型的采用石英音叉?zhèn)鞲衅鞯臒o線無源型醫(yī)用ロ服電子膠囊正是為了滿足上述要求研制的。它采用超聲波以無線方式傳輸敏感信號，并且利用電磁波以無線方式從體外給位于消化道內(nèi)部電子膠囊丸的石英音叉溫度傳感器提供能量。因此它是一種既能夠低成本、無線、無源地、無干擾地測量人體內(nèi)部的關(guān)鍵參數(shù)(例如 溫度)，以便精確地探尋到病灶位置(例如癌癥)，又可以在任意設(shè)定的時(shí)間內(nèi)停留在該病患區(qū)自動(dòng)地、連續(xù)地對病患區(qū)直接噴藥以及對該處的體液進(jìn)行采樣的無線無源醫(yī)用ロ服電子膠囊。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種采用諧振式石英音叉溫度傳感器的無線無源型醫(yī)用ロ服電子膠囊，它不但可以低成本、高精密、無線、無源地、無干擾地測量人體體內(nèi)溫度，精確地確診病灶位置(例如癌病變)，并且可以在任意設(shè)定的時(shí)間內(nèi)停留在該病患區(qū)自動(dòng)地、連續(xù)地噴藥，同時(shí)對該處的體液進(jìn)行采樣，然后存儲在膠囊內(nèi)。本實(shí)用新型的目的是 這樣實(shí)現(xiàn)的如圖1(a)和圖1(b)所示，一種采用石英音叉?zhèn)鞲衅鞯臒o線無源型ロ服電子膠囊是由內(nèi)服膠囊丸和體外接收控制器兩大部分構(gòu)成。其中，內(nèi)服膠囊丸的結(jié)構(gòu)如圖2所示，它包括下述零、部件內(nèi)服膠囊丸的最外層是被凝膠包裹的不銹鐵(lCrl7，鐵素體不銹鋼)膠囊殼體，其內(nèi)部分成兩大部分——前端部分和后端部分。在前端部分包括諧振式石英音叉溫度傳感器、電感線圈、醫(yī)用藥劑排放ロ、微管和微小型釹鉄硼磁鉄；在后端部分包括體液吸取ロ、藥劑儲備単元、藥劑排放単元、體液采樣存儲單元、以電解沉積法制作的微型波紋管、超級吸收性體積膨脹聚合物材料顆粒、密封膜(脂肪酸膜或明膠膜)、過濾網(wǎng)、位于藥劑儲備單元內(nèi)的藥劑等。其前端部分又可分成兩部分——上端部分和下端部分，并且上、下端部分呈軸對稱狀態(tài)，醫(yī)用藥劑排放口和微管皆置于其對稱軸線上。諧振式石英音叉溫度傳感器與微型電感線圈串聯(lián)，構(gòu)成ー個(gè)閉環(huán)振蕩回路，置于上端部分中并緊貼于膠囊殼體，而微小型釹鉄硼磁鉄置于下端部分中。膠囊丸前端部分的一端設(shè)置有醫(yī)用藥劑排放ロ，其孔徑較小，處于消化道系統(tǒng)壓力條件下，內(nèi)部藥物不能流出來，通常其孔徑應(yīng)小于0. Olmm ;而膠囊丸后端部分的一端設(shè)置了體液吸取ロ，其孔徑大于藥劑排放ロ，在正常的消化道系統(tǒng)壓カ條件下，體液能夠進(jìn)入，但是為了對需確診、治療的病患區(qū)體液采樣，在體液吸取ロ處最外層安裝有脂肪酸密封膜或明膠密封膜，防止非需要治療器官的體液侵入，導(dǎo)致藥劑不必要的排放。前者的脂肪酸密封膜適宜大腸、小腸等的疾病患者使用，后者的明膠密封膜適宜胃疾病等患者使用。另夕卜，在體液吸取ロ密封膜的內(nèi)部安裝有過濾網(wǎng)，以防止密封膜完全溶解后，具有超級吸收性的體積膨脹聚合物材料顆粒漏出來。在內(nèi)服膠囊丸后端部分的內(nèi)部裝備了以電解沉積法制作的微型波紋管，它的開ロ與體液吸取ロ連接。在該波紋管內(nèi)部的體液采樣存儲單元中填充了ー些具有超級吸收特性的體積膨脹聚合物顆粒或粉末材料，例如聚丙烯酸鈉系列聚合物、淀粉-丙烯酸接枝共聚物系列聚合物等。當(dāng)體液從上述體液吸取ロ流入體積膨脹聚合物材料顆粒中，并被吸收以后，則其體積可以膨脹數(shù)十倍 數(shù)百倍。因?yàn)槲⑿筒y管是利用電解沉積法制作的鎳波紋管，所以不僅體積很小(外徑可以為O Imm，壁厚可達(dá)IOym)，而且波紋管的彈性強(qiáng)，在長度伸縮方向的位移穩(wěn)定，線性佳。顯然，體液采樣存儲單元體積將發(fā)生劇烈的膨脹，此膨脹カ傳遞藥劑儲備単元后，將導(dǎo)致內(nèi)部裝有藥劑(例如，殺癌劑)的藥劑儲備單元體積強(qiáng)烈的收縮，從而使得藥劑儲備單元內(nèi)的藥劑幾乎全部排放出來。釹鉄硼磁鉄的功能如下能夠與外部的電磁鐵觸頭、信號處理控制器単元中單片計(jì)算機(jī)的軟、硬件等配合工作，使內(nèi)服膠囊丸穩(wěn)定地停留在消化道內(nèi)部的任意病灶區(qū)，并且自動(dòng)地、直接地、連續(xù)地吸取體液和噴藥。該電子膠囊的體外接收控制器如圖1(b)所示，它包括壓控振蕩器、數(shù)字顯示器、超聲波接收換能器、單片計(jì)算機(jī)、開關(guān)器、微型天線、電源和電磁鐵觸頭等。它的超聲波接收換能器與單片計(jì)算機(jī)相聯(lián)，單片計(jì)算機(jī)的一路導(dǎo)線與開關(guān)器聯(lián)結(jié)，而開關(guān)器連接著電磁鐵觸頭。電源分別與單片計(jì)算機(jī)、壓控振蕩器相聯(lián)，而壓控振蕩器與微型天線相聯(lián)。如圖3所示，石英音叉溫度傳感器包括金屬管帽、熱敏石英音叉、金屬管座、可伐合金管腳、玻璃絕緣子和導(dǎo)熱特性甚佳的氦氣。石英音叉溫度傳感器的體很小，其外形尺寸僅為の2X6mm。通常其工作模式是扭曲振動(dòng)模式或彎曲振動(dòng)模式。因此，它的響應(yīng)速度快，分辨率佳，可達(dá)0.001 o.ooor c，準(zhǔn)確度高，可達(dá)0.1 o.o2°c。簡言之，該無線無源型電子膠囊的技術(shù)要點(diǎn)是1、把在人體內(nèi)部無需電源即可工作的無線傳感器單元——諧振式石英音叉溫度傳感器、電感線圈作為核心部件；2、利用以電解沉積法制作的微型波紋管和超級吸收性體積膨脹聚合物材料的相互配合，構(gòu)成勿需外加動(dòng)カ控制裝置的執(zhí)行器；3、利用膠囊丸內(nèi)微小釹鉄硼磁鉄以及位于人體外部的需電源供電的信號接收控制器和外部的電磁鐵觸頭的相互配合，作為膠囊丸在消化道內(nèi)部的任意病灶區(qū)定位和任意時(shí)間停留的關(guān)鍵部件；4、采用超聲波作為在消化道內(nèi)部膠囊丸與人體外部的裝置之間以無線方式傳輸敏感信號的手段，利用電磁波作為以無線方式從體外給在消化道內(nèi)部膠囊丸的石英音叉溫度傳感器提供能量的方法。本實(shí)用新型的電子膠囊之工作機(jī)制如下如圖1(a)所示，它適宜消化道系統(tǒng)使用，例如胃、大腸、小腸等疾病。適宜治療腸疾病的膠囊丸之膜是由脂肪酸膜等構(gòu)成，適宜治療胃疾病的膠囊丸之膜是由明膠膜等構(gòu)成。當(dāng)患者吞服了治療腸疾病的膠囊丸后，因?yàn)樵撃z囊丸密封膜的材質(zhì)是脂肪酸，所以在食管和胃中脂肪酸密封膜都不能溶解，即上述區(qū)域的體液不會流入膠囊丸中。可是，此時(shí)測溫系統(tǒng)卻能夠正常地工作如圖1(b)所示，因?yàn)槭⒁舨鎮(zhèn)鞲衅髋c微型電感線圈串聯(lián)，構(gòu)成一個(gè)閉環(huán)回路，壓控振蕩器和微型天線也構(gòu)成了一個(gè)閉環(huán)回路，所以可以利用這兩個(gè)回路的電磁耦合，利用電磁波以無線方式把能量從人體外部傳遞給石英音叉溫度傳感器(參見圖3)，從而由音叉?zhèn)鞲衅髋c微型電感線圈構(gòu)成的閉環(huán)回路產(chǎn)生振蕩。當(dāng)電磁波的頻率與石英音叉溫度傳感器與微型電感線圈構(gòu)成的閉環(huán)回路的固有頻率相等時(shí)，則發(fā)生諧振。其諧振頻率與該處溫度嚴(yán)格地一一對應(yīng)，并且與被測溫度呈線性關(guān)系。顯然，若能夠測量出其諧振頻率，就知道了該處的溫度值。此時(shí)，諧振時(shí)石英音叉溫度傳感器本身的振動(dòng)是ー種機(jī)械振動(dòng)，或稱為超聲振動(dòng)。利用超聲波接收換能器可以在體外接收到石英音叉溫度傳感器發(fā)射的超聲波振動(dòng)信號。然后，再利用單片計(jì)算機(jī)的軟、硬件技術(shù)，可以在數(shù)字顯示器上顯示出被測溫度值、諧振頻率、膠囊丸的吞服時(shí)間等；配合壓控振蕩器能夠調(diào)整由壓控振蕩器和微型天線構(gòu)成的閉環(huán)回路之頻率、也可以控制石英音叉溫度傳感器的啟動(dòng)或停止；此外，配合電磁鐵觸頭和膠囊丸中的微小型釹鉄硼磁鉄還能夠控制膠囊丸在消化道任何ー處的停留時(shí)間等。當(dāng)膠囊丸到達(dá)小腸時(shí)，由于腸液的作用，脂肪酸等構(gòu)成的密封膜可以被溶解和消化。此時(shí)，作為體液的腸液通過過濾網(wǎng)、體液吸取ロ進(jìn)入電子膠囊內(nèi)部的微型波紋管。因此填充在波紋管的體液采樣存儲單元的顆粒狀或粉末狀的超級吸收性體積膨脹聚合物材料顆粒將不斷地吸收腸液，并迅速產(chǎn)生體積膨脹。顯然，體積膨脹聚合物材料的體積迅速膨脹，導(dǎo)致位于藥劑儲備單元內(nèi)的藥劑受到波紋管的擠壓，從而從醫(yī)用藥劑排放ロ排放出來。本實(shí)用新型的有益效果如下本實(shí)用新型的采用石英音叉?zhèn)鞲衅鞯臒o線無源型ロ服電子膠囊包括兩大部分——內(nèi)服膠囊丸和體外接收控制器。本實(shí)用新型的ロ服電子膠囊利用準(zhǔn)數(shù)字傳感器——諧振式石英音叉溫度傳感器作為核心，再配合電感線圈成為在人體內(nèi)部無需電源即可工作的無線傳感器單元，不但可以低成本、高精密、無線無源地測量人體體內(nèi)溫度，精確地探尋到病灶位置。特別是癌細(xì)胞的溫度比健康細(xì)胞的溫度高0. rc左右，諧振式石英音叉溫度傳感器的分辨率可達(dá)0.001 0.0001 °C，因此配合CT圖像，能夠完全確診癌病區(qū)。本實(shí)用新型的ロ服電子膠囊利用內(nèi)服膠囊 丸中的微小釹鉄硼磁鉄和外部的電磁鐵觸頭以及位于人體外部信號接收控制器的相互配合，可使膠囊丸在消化道內(nèi)部的任何病灶區(qū)停留任意時(shí)間，因此膠囊丸可以很好地利用有限資源，準(zhǔn)確地對病患區(qū)給藥，不僅療效好，而且副作用小，把好鋼用在刀刃上。本實(shí)用新型的ロ服電子膠囊巧妙地利用特種微型波紋管和超級吸收性體積膨脹聚合物材料的相互配合，構(gòu)成勿需外加動(dòng)カ控制裝置的執(zhí)行器，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)給藥。本實(shí)用新型的ロ服電子膠囊靈活地利用超聲波和電磁波回路，解決了金屬外殼電子膠囊難以同時(shí)進(jìn)行體內(nèi)、外敏感信號傳輸和饋電的難題。簡言之，本實(shí)用新型利用石英音叉?zhèn)鞲衅?、永磁鉄、電磁鐵觸頭、特種微型波紋管、超級吸收性體積膨脹聚合物材料、單片計(jì)算機(jī)、超聲波和電磁波回路，解決了目前無線無源型ロ服電子膠囊的ー些難題一低成本、高精度、無線、無源地、無干擾地測量人體體內(nèi)溫度，確診病灶位置(例如癌病變)，并且可以在任意設(shè)定的時(shí)間停留在該病患區(qū)自動(dòng)地、連續(xù)地噴藥，同時(shí)還可以附加體液采樣功能，實(shí)時(shí)對所定位置病灶進(jìn)行選擇性的體液采樣。

圖1(a)由內(nèi)服膠囊丸和體外接收控制器兩大部分構(gòu)成的采用石英音叉?zhèn)鞲衅鞯臒o線無源型ロ服電子膠囊結(jié)構(gòu)的示意圖。圖I (b)采用石英音叉?zhèn)鞲衅鞯臒o線無源型ロ服電子膠囊的工作原理方塊圖。圖2采用石英音叉?zhèn)鞲衅鞯臒o線無源型ロ服電子膠囊的內(nèi)服膠囊丸結(jié)構(gòu)示意圖。圖3本實(shí)用新型使用的石英音叉溫度傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖1(a)、圖1(b)、附圖2和附圖3及實(shí)施例對本實(shí)用新型做進(jìn)ー步描述；本實(shí)施例在以本實(shí)用新型技術(shù)方案為前提進(jìn)行實(shí)施，雖然給出了詳細(xì)的實(shí)施方式，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。如圖1(a)和圖1(b)所示，一種采用石英音叉?zhèn)鞲衅鞯臒o線無源型ロ服電子膠囊是由內(nèi)服膠囊丸101和體外接收控制器102兩大部分構(gòu)成。通常，內(nèi)服膠囊丸101被吞服在人體103的消化道104內(nèi)工作，它包括下述零、部件被凝膠包裹的不銹鐵(lCrl7，鐵素體不銹鋼)膠囊殼體10、諧振式石英音叉溫度傳感器205、電感線圈208、醫(yī)用藥劑排放ロ 2、藥劑儲備單元18、藥劑排放単元16、微管11、體液采樣存儲單元17、體液吸取ロ 3、以電解沉積法制作的微型波紋管4、超級吸收性體積膨脹聚合物材料顆粒6、密封膜(脂肪酸膜或明膠膜)14、過濾網(wǎng)9、位于藥劑儲備單元內(nèi)的藥劑5和微小型釹鉄硼磁鉄12等。內(nèi)服膠囊丸101的最外層是被凝膠包裹的不銹鐵(lCrl7，鐵素體不銹鋼)膠囊殼體10，其內(nèi)部分成兩大部分一一前端部分7和后端部分8。在前端部分7包括諧振式石英音叉溫度傳感器205、微型電感線圈208、微管11、醫(yī)用藥劑排放ロ 2和微小型釹鉄硼磁鉄12 ;在后端部分8包括體液吸取ロ 3、藥劑儲備單元18、藥劑排放単元16、體液采樣存儲單元17、以電解沉積法制作的微型波紋管4、超級吸收性體積膨脹聚合物材料顆粒6、密封膜(脂肪酸膜或明膠膜)14、過濾網(wǎng)9、位于藥劑儲備單元內(nèi)的藥劑5等。前端部分7又被分成兩部分——上端部分13和下端部分15，并且上端部分13、下端部分15呈軸對稱狀態(tài)，醫(yī)用藥劑排放 ロ 2、微管11置于對稱線上。石英音叉溫度傳感器205和與微型電感線圈208串聯(lián)，構(gòu)成ー個(gè)閉環(huán)振蕩回路，置于上端部分13并緊貼于膠囊殼體10 ;微小型釹鉄硼磁鉄12置于下端部分15。如圖2所示，在采用石英音叉?zhèn)鞲衅?05的無線無源型ロ服電子膠囊的內(nèi)服膠囊丸101之前端部分7的一端設(shè)置有醫(yī)用藥劑排放ロ 2，其孔徑小于0. 01mm，處于消化道系統(tǒng)壓カ條件下，內(nèi)部藥物不能流出來；而膠囊丸后端部分的一端設(shè)置了體液吸取ロ 3，其孔徑大于藥劑排放ロ，處于消化道系統(tǒng)壓カ條件下，體液能夠流入，但是在體液吸取ロ 3處最外層安裝有脂肪酸密封膜或明膠密封膜14，防止非需要治療器官的體液侵入微型波紋管4，導(dǎo)致藥劑5不必要的排放。前者——脂肪酸密封膜適宜大腸、小腸的疾病使用，后者——明膠密封膜適宜胃疾病等使用。另外，在體液吸取ロ 3處附近的密封膜14的內(nèi)部安裝有過濾網(wǎng)9，以防止密封膜14完全溶解后具有超級吸收性的體積膨脹聚合物材料顆粒6漏出。在內(nèi)服膠囊丸101的后端部分8的內(nèi)部裝備了以電解沉積法制作的微型波紋管4，它的開ロ與體液吸取ロ 3連接。該波紋管4的內(nèi)部在體液采樣存儲單元17中填充了ー些具有超級吸收特性的體積膨脹聚合物顆粒材料6，例如，聚丙烯酸鈉系列聚合物、淀粉一丙烯酸接枝共聚物系列聚合物等。當(dāng)體液從上述體液吸取ロ 3流入體積膨脹聚合物材料顆粒6中，并被吸收以后，則其體積可以膨脹數(shù)十倍 數(shù)百倍。因?yàn)槲⑿筒y管4是利用電解沉積法制作的鎳波紋管，所以不僅體積很小(外徑可以為Olmm，壁厚可達(dá)IOy m)，而且波紋管的彈性強(qiáng)，在長度伸縮方向的位移穩(wěn)定，線性佳。顯然，體液采樣存儲單元17的體積膨脹將產(chǎn)生巨大的膨脹力，此膨脹力傳遞給藥劑儲備單元16，將導(dǎo)致內(nèi)部裝有藥劑5(例如，殺癌劑)的藥劑儲備單元16體積的劇烈收縮，從而使得藥劑儲備單元16內(nèi)的藥劑5幾乎全部排放出來。釹鉄硼磁鉄12的功能如下能夠與外部的電磁鐵觸頭211、信號處理控制器單元中單片計(jì)算機(jī)204的軟、硬件等配合工作，使膠囊丸101穩(wěn)定地停留在消化道內(nèi)部的任意病灶區(qū)，并且自動(dòng)地、直接地、連續(xù)地吸取體液和噴藥。如圖1(b)所示，所示，該電子膠囊的體外接收控制器102包括壓控振蕩器201、數(shù)字顯示器202、超聲波接收換能器203、單片計(jì)算機(jī)204、開關(guān)器212、微型天線209、電源210和電磁鐵觸頭211等。它的超聲波接收換能器203與單片計(jì)算機(jī)204相聯(lián)，單片計(jì)算機(jī)204的一路導(dǎo)線與開關(guān)器212聯(lián)結(jié)，而開關(guān)器212連接著電磁鐵觸頭211。電源210分別與單片計(jì)算機(jī)204、壓控振蕩器201相聯(lián)，而壓控振蕩器201與微型天線209相聯(lián)。如圖3所示，石英音叉溫度傳感器205包括金屬管帽301、熱敏石英音叉302、玻璃絕緣子304、金屬管座305、導(dǎo)熱特性甚佳的氦氣306、可伐合金管腳307。諧振式石英音叉溫度傳感器205的體積很小，其外形尺寸僅為の2X6mm。通常，其振動(dòng)工作模式是扭曲振動(dòng)或彎曲振動(dòng)模式。因此，它的響應(yīng)速度快，分辨率佳、準(zhǔn)確度高，可達(dá)0. I 0. 02°C。簡言之，該無線無源型電子膠囊的技術(shù)要點(diǎn)是1)、把在人體內(nèi)部無需電源即可エ作的無線傳感器單元——諧振式石英音叉溫度傳感器、電感線圈作為核心部件；2)、把以電解沉積法制作的微型波紋管作為勿需外加動(dòng)カ控制裝置的執(zhí)行器；3)、利用膠囊內(nèi)微小釹鉄硼磁鉄以及位于人體外部的需電源供電的信號接收控制器和外部的電磁鐵觸頭電磁鐵的相互配合，作為無線無源型ロ服膠囊丸在消化道內(nèi)部的任意病灶區(qū)定位和任意時(shí)間停留的關(guān)鍵部件；4)、采用超聲波作為在消化道內(nèi)部膠囊丸與人體外部的裝置之間以無線方式傳輸敏感信號的手段，利用電磁波作 為以無線方式從體外給在消化道內(nèi)部膠囊丸中的石英音叉溫度傳感器提供能量的方法。本實(shí)用新型的電子膠囊之工作機(jī)制如下如圖1(a)所示，它適宜消化道系統(tǒng)使用，例如胃、大腸、小腸等疾病。適宜治療腸疾病的內(nèi)服膠囊丸101之膜14是由脂肪酸膜等構(gòu)成，適宜治療胃疾病的電子膠囊101之膜14是由明膠膜等構(gòu)成。當(dāng)患者吞服了治療胃疾病的ロ服膠囊丸101后，因?yàn)樵撃z囊密封膜14是明膠膜，所以只有在胃中，明膠密封膜14才能溶解。于是在胃中上述區(qū)域的體液流入內(nèi)服膠囊丸101中。與此相反，測溫系統(tǒng)從吞服膠囊丸101后就能夠正常地工作如圖1(b)所示，因?yàn)槭⒁舨鎮(zhèn)鞲衅?05與微型電感線圈208串聯(lián)，構(gòu)成ー個(gè)閉環(huán)回路，壓控振蕩器201和微型天線209也構(gòu)成了一個(gè)閉環(huán)回路，所以可以利用這兩個(gè)回路的電磁耦合，通過電磁波206以無線方式把能量從人體外部傳遞給石英音叉溫度傳感器205 (參見圖3)，從而導(dǎo)致由音叉?zhèn)鞲衅?05與微型電感線圈208構(gòu)成的閉環(huán)回路產(chǎn)生振蕩。當(dāng)電磁波206的頻率與由石英音叉溫度傳感器205和微型電感線圈208構(gòu)成的閉環(huán)回路的固有頻率相等吋，則發(fā)生諧振。其諧振頻率與該處溫度值嚴(yán)格地一一對應(yīng)，并且與被測溫度值呈線性關(guān)系。顯然，若能夠測量出其諧振頻率，就可以知道該處的溫度值。諧振吋，石英音叉溫度傳感器205產(chǎn)生的振動(dòng)是ー種機(jī)械振動(dòng)，或稱為超聲振動(dòng)。利用超聲波接收換能器203可以在體外接收到石英音叉溫度傳感器205發(fā)射的超聲波振動(dòng)信號207。然后，再利用單片計(jì)算機(jī)204的軟、硬件技術(shù)，可以在數(shù)字顯示器202上顯示出其諧振頻率、被測溫度值、吞服膠囊丸101的時(shí)間等；配合壓控振蕩器201能夠調(diào)整由壓控振蕩器201和微型天線209構(gòu)成的閉環(huán)回路之頻率，也可以控制石英音叉溫度傳感器205的啟動(dòng)或停止；此夕卜，利用電磁鐵觸頭211與膠囊丸101中的微小型釹鉄硼磁鉄12的配合，還能夠控制膠囊丸101在消化道任何ー處的停留時(shí)間等。由于胃液的作用，明膠膜14可以被溶解和消化。此時(shí)，作為體液的胃液可以通過過濾網(wǎng)9，進(jìn)入電子膠囊101內(nèi)部的微型波紋管4。此時(shí)，由于作為體液的胃液之流入，因此填充在體液采樣存儲單元17的顆粒狀的超級吸收性體積膨脹聚合物材料6將不斷地吸收胃液，并迅速產(chǎn)生體積膨脹。此時(shí)，作為體液的胃液通過過濾網(wǎng)9、體液吸取ロ 3進(jìn)入口服膠囊丸101內(nèi)部的微型波紋管4。因此填充在波紋管的體液采樣存儲單元的顆粒狀的超級吸收性體積膨脹聚合物材料6將不斷地吸收腸液，并迅速產(chǎn)生體積膨脹。顯然，體積膨脹聚合物材料顆粒6的體積迅速膨脹，導(dǎo)致位于藥劑儲備單元18內(nèi)的藥劑5受到波紋管的擠壓，從而從醫(yī)用藥劑排放ロ 2排 放出來。
權(quán)利要求1.采用石英音叉?zhèn)鞲衅鞯臒o線無源型口服電子膠囊是由內(nèi)服膠囊丸和體外接收控制器兩大部分構(gòu)成，其特征在于其內(nèi)服膠囊丸的最外層是被凝膠包裹的鐵素體不銹鋼膠囊殼體，而其內(nèi)部有諧振式石英音叉溫度傳感器、電感線圈、微管和微小型釹鉄硼磁鉄、醫(yī)用藥劑排放口、體液吸取口、藥劑儲備單元、藥劑排放單元、微管、體液采樣存儲單元、以電解沉積法制作的微型波紋管、超級吸收性體積膨脹聚合物材料顆粒、密封膜、過濾網(wǎng)、位于藥劑儲備單元內(nèi)的藥粉。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的采用石英音叉?zhèn)鞲衅鞯臒o線無源型口服電子膠囊，在它的被凝膠包裹的鐵素體不銹鋼膠囊殼體內(nèi)具有前端部分和后端部分，其特征在于在前端部分安裝有諧振式石英音叉溫度傳感器、電感線圈、微管、醫(yī)用藥劑排放口和微小型釹鉄硼磁鉄，而在后端部分安裝有體液吸取口、藥劑儲備單元、藥劑排放單元、體液采樣存儲單元、以電解沉積法制作的微型波紋管、超級吸收性體積膨脹聚合物材料顆粒、密封膜、過濾網(wǎng)、位于藥劑儲備單元內(nèi)的藥劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或權(quán)利要求2所述的采用石英音叉?zhèn)鞲衅鞯臒o線無源型口服電子膠囊，其特征在于它的前端部分是由上端部分和下端部分構(gòu)成，并且上端部分和下端部分呈軸對稱形式，醫(yī)用藥劑排放口和微管皆置于其對稱軸線上，諧振式石英音叉溫度傳感器與微型電感線圈串聯(lián)成一個(gè)回路，置于其上端部分并緊貼于膠囊殼體，而微小型釹鉄硼磁鉄置于其下端部分。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或權(quán)利要求2所述的采用石英音叉?zhèn)鞲衅鞯臒o線無源型口服電子膠囊，其特征在于在膠囊丸前端部分的一端設(shè)置有醫(yī)用藥劑排放口，其孔徑小于O. 01_，而在膠囊丸后端部分的一端設(shè)置了體液吸取口，其孔徑大于藥劑排放口，并且在體液吸取口的最外層安裝有密封膜，在該密封膜的內(nèi)部設(shè)置了過濾網(wǎng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或權(quán)利要求2所述的采用石英音叉?zhèn)鞲衅鞯臒o線無源型口服電子膠囊，其特征在于在內(nèi)服膠囊丸的后端部分的內(nèi)部裝備了以電解沉積法制作的微型波紋管，它的開口與體液吸取口連接，并在波紋管的內(nèi)部填充了具有超級吸收特性的體積膨脹聚合物材料顆粒。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的采用石英音叉?zhèn)鞲衅鞯臒o線無源型口服電子膠囊，其特征在于該無線無源型口服電子膠囊的體外接收控制器是由壓控振蕩器、數(shù)字顯示器、超聲波接收換能器、單片計(jì)算機(jī)、開關(guān)器、微型天線、電源和電磁鐵觸頭構(gòu)成。
7.根據(jù)權(quán)利要求I或權(quán)利要求6所述的采用石英音叉?zhèn)鞲衅鞯臒o線無源型口服電子膠囊，其特征在于它的超聲波接收換能器與單片計(jì)算機(jī)相聯(lián)，單片計(jì)算機(jī)的一路導(dǎo)線與開關(guān)器聯(lián)結(jié)，而開關(guān)器連接著電磁鐵觸頭，其電源分別與單片計(jì)算機(jī)、壓控振蕩器相聯(lián)，而壓控振蕩器與微型天線相聯(lián)。
專利摘要采用石英音叉?zhèn)鞲衅鞯臒o線無源型醫(yī)用口服電子膠囊，屬于智能醫(yī)療器械領(lǐng)域，不但可以低成本、高精密、無線、無源地測量人體體內(nèi)溫度，精確地確診病灶位置，并且可在任意設(shè)定的時(shí)間內(nèi)停留在該病患區(qū)，自動(dòng)地、連續(xù)地噴藥，同時(shí)對體液采樣。該無線無源型電子膠囊是以在人體內(nèi)部無需電源即可工作的無線傳感器單元——石英音叉?zhèn)鞲衅?、電感線圈為核心部件，把微型波紋管作為致動(dòng)-控制器以及利用電磁鐵、位于體外的需電源供電的信號接收控制器作為關(guān)鍵部件，采用超聲波以無線方式傳輸敏感信號，利用電磁波以無線方式從體外給石英音叉溫度傳感器提供能量。該膠囊的體溫測量精度高，醫(yī)療效果顯著，成本低，可靠性佳，是一種低成本、多功能的高科技醫(yī)療產(chǎn)品。
文檔編號A61B5/07GK202568214SQ20122020671
公開日2012年12月5日 申請日期2012年5月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月10日
發(fā)明者周玄弋 申請人:周玄弋