一種控制膠囊內(nèi)窺鏡在人體消化道運動的裝置及方法
【專利說明】-種控制膠囊內(nèi)窺鏡在人體消化道運動的裝置及方法
[oow] 相關(guān)申請
[0002] 本專利申請是2013年05月23日提交的PCT申請PCT/CN2013/076162的繼續(xù)申 請。特此將PCT申請的全部內(nèi)容并入到本文作為參考。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003] 本發(fā)明設(shè)及醫(yī)療器械，具體地指一種控制膠囊內(nèi)窺鏡在人體消化道運動的裝置及 方法。
【背景技術(shù)】
[0004] 隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)、MEMS、無線通信、光學(xué)技術(shù)的發(fā)展，膠囊內(nèi)窺鏡作為一 種有效的診斷腸道疾病的方法，目前已被廣泛的研究并得到了迅速的發(fā)展。國內(nèi)外第一代 膠囊內(nèi)窺鏡的研究已有成熟的產(chǎn)品和深厚的研究基礎(chǔ)。W色列GivenImaging公司生產(chǎn)的 M2A，日本的Olympus公司開發(fā)的化doCapsule及中國的重慶金山科技公司投入市場的產(chǎn) 品，都在膠囊內(nèi)窺鏡領(lǐng)域占有很大的份額。由于第一代膠囊在腸道內(nèi)的運動僅僅依靠人體 的腸道蠕動系統(tǒng)，其自身在任意時刻的運動姿態(tài)、速度、方向、位置狀態(tài)都將是隨機的，運將 不利于醫(yī)生對腸道內(nèi)病灶部位信息的獲取與診斷。
[0005] 如果不能對膠囊內(nèi)窺鏡在體內(nèi)進行定位和控制，將會導(dǎo)致膠囊內(nèi)窺鏡在遍歷腸道 檢測的過程中產(chǎn)生很多問題。現(xiàn)有各類膠囊內(nèi)窺鏡在人體內(nèi)主要依靠器官的蠕動和收縮來 完成沿消化道運動，運動速度緩慢，檢測效率很低，同時檢查也存在盲區(qū)。它不能前后驅(qū)動 膠囊停留在某個部位進行進一步檢查或某種操作，同時難W實現(xiàn)運動姿態(tài)的控制及運動快 慢和方向的控制，進而無法完成針對某個特定病變部位實施診斷或手術(shù)。
[0006] 國內(nèi)的重慶金山集團曾用手動的磁鐵在人體外控制膠囊內(nèi)窺鏡在消化道的定位 和控制，運種方式雖然造價低廉，但是人工控制畢竟沒有機械設(shè)備控制精準，不能實現(xiàn)智能 化。還有些科研機構(gòu)用長條形狀的體外磁鐵來對磁性膠囊內(nèi)窺鏡進行定位和控制，運種方 法雖然在直線路線情況下速度快定位準，但我們的消化道不是直線，尤其我們的腸道是彎 彎曲曲的，所W在運種環(huán)境下用長條形的磁鐵對膠囊內(nèi)窺鏡定位和控制還是很困難的。
[0007] 關(guān)于帶有磁場膠囊的懸浮在美國專利US20070221233、US20100268026、 US20110054255、US20110184235已經(jīng)提到過。在運些專利的應(yīng)用中，磁膠囊被周圍的液體 所懸浮，運要求膠囊的密度要小于液體密度。在臨床實踐中最常用的液體是水，運種懸浮膠 囊的重量就要限制在3gW下。如果膠囊配置永久磁偶極子來實現(xiàn)更好的定位，膠囊的重量 將很容易超過3g。對于比重大于水及重量超過3g的膠囊內(nèi)窺鏡如何實現(xiàn)穩(wěn)定的懸浮，還沒 有被公開過。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明攻克現(xiàn)有技術(shù)的技術(shù)難題，提供了一種控制膠囊內(nèi)窺鏡在人體消化道運動 的裝置及方法。運里公開的裝置及方法，可W精確產(chǎn)生5維運動旋轉(zhuǎn)磁場并對磁性膠囊內(nèi) 窺鏡產(chǎn)生遠程作用力，使其懸浮在氣液界面。
[0009] 本發(fā)明的一個方面，膠囊內(nèi)窺鏡包含一個膠囊形殼體和W固定方式放置在膠囊形 殼體內(nèi)的成像單元，當(dāng)膠囊內(nèi)窺鏡懸浮在液體/氣體界面時，使用成像單元拍攝器官內(nèi)部 的圖像。液體和氣體被引入患者的器官。本發(fā)明的一個實施例，膠囊內(nèi)窺鏡懸浮在氣液界 面包含永久磁偶極子，其中膠囊內(nèi)窺鏡有一個質(zhì)屯、，在膠囊內(nèi)窺鏡里的永久磁偶極子有一 個磁屯、。膠囊內(nèi)窺鏡通過與外部磁體相互作用改變其位置或方向。
[0010] 在本發(fā)明的一個實施例中，膠囊內(nèi)窺鏡的密度大于液體密度。本發(fā)明的另一實施 例，膠囊內(nèi)窺鏡的質(zhì)量大于3g。 W11] 在本發(fā)明的另一實施例中，膠囊內(nèi)窺鏡的質(zhì)屯、與磁屯、之間的距離小于2mm。
[0012] 本發(fā)明的第二個方面，公開了一種使用具有永久磁偶極子膠囊內(nèi)窺鏡的方法。運 種方法包含膠囊內(nèi)窺鏡在液體/氣體界面形成一個傾斜角度時，局部轉(zhuǎn)動膠囊內(nèi)窺鏡來觀 察內(nèi)部器官。運種方法包括：
[0013] 提供一個包含永久磁偶極子和攝像頭的膠囊內(nèi)窺鏡；
[0014] 使膠囊內(nèi)窺鏡懸浮在液體/氣體界面；
[0015] 通過外部磁體提供磁場給永久磁偶極子；
[0016] 當(dāng)膠囊內(nèi)窺鏡懸浮在液體/氣體界面同一位置時，通過沿著一個或多個軸向轉(zhuǎn)動 和移動外部磁體來改變膠囊內(nèi)窺鏡的傾斜角度；
[0017] 通過永久磁偶極子接收恒定的磁場力。
[0018] 通過閱讀W下本發(fā)明優(yōu)選實施例的詳細描述，并同時結(jié)合附圖，將更透徹地理解 本發(fā)明上述和其他特征、優(yōu)勢和技術(shù)及工業(yè)意義。
【附圖說明】
[0019] 圖1為依照本發(fā)明的一個方面，膠囊內(nèi)窺鏡的一個實例原理圖；
[0020] 圖2為依照本發(fā)明的一個方面，膠囊內(nèi)窺鏡的重力和磁矩的變化曲線圖，說明了 膠囊內(nèi)窺鏡達到穩(wěn)定懸浮的最大允許重量；
[0021] 圖3為本發(fā)明公開的裝置橫截面視圖的示意圖，其中膠囊內(nèi)窺鏡感應(yīng)水平運動的 外部磁體，在水平方向運動；
[0022] 圖4為本發(fā)明公開的裝置橫截面視圖的示意圖，其中膠囊內(nèi)窺鏡感應(yīng)垂直運動的 外部磁體，在垂直方向運動；
[0023] 圖5為本發(fā)明公開的裝置橫截面視圖的示意圖，解釋說明了懸浮在氣體/液體界 面時，膠囊內(nèi)窺鏡在器官里如何進行轉(zhuǎn)動，其中外部磁體的組合運動只改變膠囊的傾斜角 度，其在液體/氣體界面的位置幾乎未改變；
[0024] 圖6為本發(fā)明公開的裝置橫截面視圖的示意圖，解釋說明了膠囊懸浮在氣體/液 體界面時，在外部磁體轉(zhuǎn)動作用下，膠囊內(nèi)窺鏡離開原先位置，運不只是在原先位置的簡單 轉(zhuǎn)動；
[00巧]圖7為外部磁體磁矩的垂直旋轉(zhuǎn)角度和膠囊內(nèi)窺鏡的偏離位置的關(guān)系示意圖（用 歸一化數(shù)值表不）；
[00%] 圖8為外部磁體磁矩的垂直旋轉(zhuǎn)角度和沿垂直方向調(diào)整距離（用歸一化數(shù)值表 示）的關(guān)系示意圖，距離調(diào)整是為了將恒定磁場力作用于膠囊內(nèi)窺鏡；
[0027] 圖9為膠囊內(nèi)窺鏡的轉(zhuǎn)動角度和外部球形磁體的磁矩垂直轉(zhuǎn)動角度的關(guān)系曲線 圖；
[0028] 圖10為根據(jù)本發(fā)明的膠囊內(nèi)窺鏡懸浮氣體/液體界面的原理圖，依照本發(fā)明的一 個方面說明了膠囊內(nèi)窺鏡懸浮時有一個傾斜角及受到的各種力；
[0029] 圖11為依照本發(fā)明的一個方面的外部自動磁體的一個實施例。
【具體實施方式】
[0030] 下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明，W下實施例是對本發(fā) 明的解釋而本發(fā)明并不局限于W下實施例。
[0031] 可服用的無線醫(yī)藥膠囊在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域已被熟知。吞服運種無線膠囊后，膠囊遍歷人 體消化道，在此過程中采集并傳輸數(shù)據(jù)，如果配置攝像頭還能夠采集圖像。當(dāng)膠囊內(nèi)窺鏡配 置永久磁偶極子，在檢查期間膠囊內(nèi)窺鏡能夠在目標(biāo)位置停留。
[0032] 本發(fā)明的一個目的是在目標(biāo)區(qū)域（可能是病灶區(qū)域）精確定位膠囊內(nèi)窺鏡，并采 集實時的醫(yī)學(xué)相關(guān)信息W便醫(yī)生能對準確目標(biāo)位置做出診斷或進行手術(shù)。
[0033] 進一步地當(dāng)膠囊內(nèi)窺鏡被放置在目標(biāo)位置，為了采集準確信息或不模糊的圖像， 膠囊內(nèi)窺鏡需被固定在目標(biāo)位置，并在一段特定時期內(nèi)保持大致穩(wěn)定。穩(wěn)定，在運是指膠 囊的狀態(tài)，即保持膠囊的位置及方向不發(fā)生改變，或不發(fā)生可檢測的變化，或不發(fā)生顯著變 化，W至于運種