专利名称：一种控制胶囊或探针运动的方法
技术领域：
本发明涉及胶囊内窥镜领域，尤其涉及一种控制胶囊或探针运动的方法。
背景技术：
消化道功能的强弱直接关系到人体对所需营养物质的吸收和利用，关系到人类的健康。随着人们生活节奏的加快与饮食结构的变化，肠道及胃部疾病的发病率日趋升高。消化道疾病已经成为最常见最多发的疾病之一，胃癌是世界范围内最常见的恶性肿瘤之一，每年约有64万人因胃癌死亡，据癌症死因的第二位；世界上肠癌的发病率正以每年2%的速度上升，每年近50万人死于肠癌，而我国肠癌发病率的增速是世界水平的两倍，死亡率居癌症死因第三位。对肠道疾病及胃病的检查，目前最常用和最直接有效的方法就是内窥镜检查，它在消化道疾病的诊断中起着极为重要的作用。然而目前临床上常用的肠道内窥 镜或胃镜都是从口腔或肛门直接插入的，由于消化道狭窄曲折，长距离插入存在很大困难，位于消化道中间部位的小肠成为检查的“盲区”;另一方面，在插入过程中，病人承受巨大痛苦，还有可能引起诸多并发症咽部擦伤、食管贲门粘膜撕裂、急性胃扩张、胃肠道穿孔。伴随着医学技术的进一步发展，胶囊内窥镜越来越广泛的应用于疾病诊断，极大的提高了疾病确诊的可靠性。研究胶囊内窥镜，不可避免地要提到怎样控制胶囊内窥镜在我们体内的运动。目前不少机构研制出来的胶囊内窥镜在人体内主要依靠器官的蠕动和收缩来完成沿消化道运动，运动速度很慢，检测效率低，同时存在着盲区。本发明提供的控制胶囊或探针运动的方法，能够实时控制胶囊或探针在一封闭区域的位置，所需磁场较低，设备简单。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有的缺陷，提供了一种控制胶囊或探针运动的方法，利用外部旋转磁场对有磁场的胶囊或探针进行任意三维空间的运动控制。本发明提供的控制胶囊或探针运动的方法，能够实时控制胶囊或探针在一封闭区域的位置，在胶囊或探针无电情况下亦可操作，所需磁场较低，过程设备简单。如图I所示，胶囊平躺在区域表面时受到了竖直向下的重力mg、向上的垂直于表面的支持力N、由外加磁场101提供的向左的拉力fg、以及和拉力方向相反的摩擦力f。使用直接拖拽的方式，需要克服较大的静摩擦力，对磁场力的要求较高，实现稳定前进较为困难。为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案本发明提供了一种控制胶囊或探针运动的方法，包括以下步骤步骤一放置一个胶囊或探针在封闭区；步骤二 采用一个外部旋转磁场，沿着可变轴施加旋转力于胶囊或探针上；步骤三移动外部磁场来操纵胶囊或探针沿着可变轴在任意方向上运动。进一步地，所述胶囊或探针为两端是半球形的圆柱，或者其他合适的形状或组合形状。进一步地，所述胶囊或探针含有磁偶极子。进一步地，所述胶囊或探针在运动时与封闭环境的接触面有一个或多个支撑点。当胶囊或探针运动与封闭区域表面接触时，外部旋转磁场造成磁偶极子旋转，从而改变胶囊或探针与封闭区表面的支撑点，外部磁场控制胶囊或探针在任意方向上运动。进一步地，所述步骤三胶囊或探针沿着可变轴在任意方向上运动是利用胶囊或探针与接触面产生的摩擦力。进一步地，所述步骤二中所述的外部旋转磁场是由一个控制机制提供可移动的外部磁铁产生。本发明提供的控制胶囊或探针运动的方法，能够实时控制胶囊或探针在一封闭区 域的运动，定位准速度快，过程设备简单，在胶囊或探针无电情况下亦可，具有很强的实用性。
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中图I是一胶囊横躺在接触区域的表面时的受力情况及各种力的方向的示意图；图2是一胶囊受到一外部旋转磁场的拉力而产生运动的示意图；图3是一胶囊受到与图2相反方向的外部旋转磁场的拉力而产生运动的示意图；图4是一胶囊在三维空间交换支点的水平移动状态图；图5是一胶囊在三维空间交换支点的水平移动状态图；图6是一胶囊在三维空间交换支点的水平移动状态图；图7是一胶囊在三维空间交换支点的水平移动状态图。
具体实施例方式以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。如图2所示,胶囊200或多或少是沿着运动轨迹翻转(箭头V所示)。外部磁体201沿着运动轨迹V横向旋转和移动，由此产生的磁力施加在外部磁体和胶囊偶极子之间造成支撑点202与沿着运动轨迹V移动的胶囊200的另一端支撑点交替翻滚。在这里我们看到外部磁体是在与它的横向运动一致的方向上旋转。人们发现为了取得最佳的前进运动，对于外部磁体，运动速度V和旋转速度w的关系应该是v=wL。在移动的表面不光滑的环境下，改进此运动的方法时有利于克服障碍物。另外一个例子，当外部控制磁体和胶囊之间的的磁场力足够大时，胶囊200能被磁悬浮到上壁，并进行水平运动。胶囊和工作环境的“墙”之间的静摩擦力，如作为体内消化的小肠和胃，可以被用来稳定胶囊。胶囊这种交替的支撑点“行走”技术也可被用在这样的情况下，比如胶囊爬上垂直或倾斜的表面，或导致胶囊沿着一个倒面行进。如图3所示，胶囊300沿着倒面旋转并同时通过外部磁体的操纵横向向前移动。在这里我们看到外部磁体是在与图2中外部磁体方向相反的方向旋转。
如图4、图5、图6与图7为一胶囊在三维空间交换支点的水平移动示意图，胶囊水平移动了一定距离。其中一个支点从400，404，410到412，另一个支点从402，406，408到414，这种运动方式可以在更加紧凑的空间内完成。本发明提供的控制胶囊或探针运动的方法，能够实时控制胶囊或探针在一封闭区的运动，定位准速度快，所需磁场较低，过程设备简单，在胶囊或探针无电情况下亦可，具有很强的实用性。以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。·
权利要求
1.一种控制胶囊或探针运动的方法，包括以下步骤 步骤一放置一个胶囊或探针在封闭区； 步骤二 采用一个外部旋转磁场，沿着可变轴施加旋转力于胶囊或探针上； 步骤三移动外部磁场来操纵胶囊或探针沿着可变轴在任意方向上运动。
2.根据权利要求I所述的一种控制胶囊或探针运动的方法，其特征在于所述胶囊或探针为两端是半球形的圆柱。
3.根据权利要求I所述的一种控制胶囊或探针运动的方法，其特征在于所述胶囊或探针含有磁偶极子。
4.根据权利要求I所述的一种控制胶囊或探针运动的方法，其特征在于所述胶囊或探针在运动时与封闭区的接触面有一个或多个支撑点；当胶囊或探针运动与封闭区域表面 接触时，外部旋转磁场造成磁偶极子旋转，从而改变胶囊或探针与封闭区表面的支撑点，夕卜部磁场控制胶囊或探针在任意方向上运动。
5.根据权利要求I所述的一种控制胶囊或探针运动的方法，其特征在于所述步骤三胶囊或探针沿着可变轴在任意方向上运动是利用胶囊或探针与接触面产生的摩擦力。
6.根据权利要求I所述的一种控制胶囊或探针运动的方法，其特征在于步骤二中所述的外部旋转磁场是由一个控制机制提供可移动的外部磁铁产生。
全文摘要
本发明提供了一种控制胶囊或探针运动的方法，包括以下步骤步骤一放置一个胶囊或探针在封闭区；步骤二采用一个外部旋转磁场，沿着可变轴施加旋转力于胶囊或探针上；步骤三移动外部磁场来操纵胶囊或探针沿着可变轴在任意方向上运动。本发明提供的控制胶囊或探针运动的方法，能够实时控制胶囊或探针在一封闭区域的位置，所需磁场较低,设备简单。
文档编号A61B5/06GK102743174SQ20121022344
公开日2012年10月24日 申请日期2012年6月30日 优先权日2012年6月30日
发明者段晓东 申请人:安翰光电技术(武汉)有限公司