一种控制胶囊内窥镜在人体消化道运动的装置及方法
【专利说明】-种控制胶囊内窥镜在人体消化道运动的装置及方法
[oow] 相关申请
[0002] 本专利申请是2013年05月23日提交的PCT申请PCT/CN2013/076162的继续申 请。特此将PCT申请的全部内容并入到本文作为参考。
技术领域
[0003] 本发明设及医疗器械，具体地指一种控制胶囊内窥镜在人体消化道运动的装置及 方法。
【背景技术】
[0004] 随着大规模集成电路技术、MEMS、无线通信、光学技术的发展，胶囊内窥镜作为一 种有效的诊断肠道疾病的方法，目前已被广泛的研究并得到了迅速的发展。国内外第一代 胶囊内窥镜的研究已有成熟的产品和深厚的研究基础。W色列GivenImaging公司生产的 M2A，日本的Olympus公司开发的化doCapsule及中国的重庆金山科技公司投入市场的产 品，都在胶囊内窥镜领域占有很大的份额。由于第一代胶囊在肠道内的运动仅仅依靠人体 的肠道蠕动系统，其自身在任意时刻的运动姿态、速度、方向、位置状态都将是随机的，运将 不利于医生对肠道内病灶部位信息的获取与诊断。
[0005] 如果不能对胶囊内窥镜在体内进行定位和控制，将会导致胶囊内窥镜在遍历肠道 检测的过程中产生很多问题。现有各类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，运动速度缓慢，检测效率很低，同时检查也存在盲区。它不能前后驱动 胶囊停留在某个部位进行进一步检查或某种操作，同时难W实现运动姿态的控制及运动快 慢和方向的控制，进而无法完成针对某个特定病变部位实施诊断或手术。
[0006] 国内的重庆金山集团曾用手动的磁铁在人体外控制胶囊内窥镜在消化道的定位 和控制，运种方式虽然造价低廉，但是人工控制毕竟没有机械设备控制精准，不能实现智能 化。还有些科研机构用长条形状的体外磁铁来对磁性胶囊内窥镜进行定位和控制，运种方 法虽然在直线路线情况下速度快定位准，但我们的消化道不是直线，尤其我们的肠道是弯 弯曲曲的，所W在运种环境下用长条形的磁铁对胶囊内窥镜定位和控制还是很困难的。
[0007] 关于带有磁场胶囊的悬浮在美国专利US20070221233、US20100268026、 US20110054255、US20110184235已经提到过。在运些专利的应用中，磁胶囊被周围的液体 所悬浮，运要求胶囊的密度要小于液体密度。在临床实践中最常用的液体是水，运种悬浮胶 囊的重量就要限制在3gW下。如果胶囊配置永久磁偶极子来实现更好的定位，胶囊的重量 将很容易超过3g。对于比重大于水及重量超过3g的胶囊内窥镜如何实现稳定的悬浮，还没 有被公开过。
【发明内容】
[0008] 本发明攻克现有技术的技术难题，提供了一种控制胶囊内窥镜在人体消化道运动 的装置及方法。运里公开的装置及方法，可W精确产生5维运动旋转磁场并对磁性胶囊内 窥镜产生远程作用力，使其悬浮在气液界面。
[0009] 本发明的一个方面，胶囊内窥镜包含一个胶囊形壳体和W固定方式放置在胶囊形 壳体内的成像单元，当胶囊内窥镜悬浮在液体/气体界面时，使用成像单元拍摄器官内部 的图像。液体和气体被引入患者的器官。本发明的一个实施例，胶囊内窥镜悬浮在气液界 面包含永久磁偶极子，其中胶囊内窥镜有一个质屯、，在胶囊内窥镜里的永久磁偶极子有一 个磁屯、。胶囊内窥镜通过与外部磁体相互作用改变其位置或方向。
[0010] 在本发明的一个实施例中，胶囊内窥镜的密度大于液体密度。本发明的另一实施 例，胶囊内窥镜的质量大于3g。 W11] 在本发明的另一实施例中，胶囊内窥镜的质屯、与磁屯、之间的距离小于2mm。
[0012] 本发明的第二个方面，公开了一种使用具有永久磁偶极子胶囊内窥镜的方法。运 种方法包含胶囊内窥镜在液体/气体界面形成一个倾斜角度时，局部转动胶囊内窥镜来观 察内部器官。运种方法包括：
[0013] 提供一个包含永久磁偶极子和摄像头的胶囊内窥镜；
[0014] 使胶囊内窥镜悬浮在液体/气体界面；
[0015] 通过外部磁体提供磁场给永久磁偶极子；
[0016] 当胶囊内窥镜悬浮在液体/气体界面同一位置时，通过沿着一个或多个轴向转动 和移动外部磁体来改变胶囊内窥镜的倾斜角度；
[0017] 通过永久磁偶极子接收恒定的磁场力。
[0018] 通过阅读W下本发明优选实施例的详细描述，并同时结合附图，将更透彻地理解 本发明上述和其他特征、优势和技术及工业意义。
【附图说明】
[0019] 图1为依照本发明的一个方面，胶囊内窥镜的一个实例原理图；
[0020] 图2为依照本发明的一个方面，胶囊内窥镜的重力和磁矩的变化曲线图，说明了 胶囊内窥镜达到稳定悬浮的最大允许重量；
[0021] 图3为本发明公开的装置横截面视图的示意图，其中胶囊内窥镜感应水平运动的 外部磁体，在水平方向运动；
[0022] 图4为本发明公开的装置横截面视图的示意图，其中胶囊内窥镜感应垂直运动的 外部磁体，在垂直方向运动；
[0023] 图5为本发明公开的装置横截面视图的示意图，解释说明了悬浮在气体/液体界 面时，胶囊内窥镜在器官里如何进行转动，其中外部磁体的组合运动只改变胶囊的倾斜角 度，其在液体/气体界面的位置几乎未改变；
[0024] 图6为本发明公开的装置横截面视图的示意图，解释说明了胶囊悬浮在气体/液 体界面时，在外部磁体转动作用下，胶囊内窥镜离开原先位置，运不只是在原先位置的简单 转动；
[00巧]图7为外部磁体磁矩的垂直旋转角度和胶囊内窥镜的偏离位置的关系示意图（用 归一化数值表不）；
[00%] 图8为外部磁体磁矩的垂直旋转角度和沿垂直方向调整距离（用归一化数值表 示）的关系示意图，距离调整是为了将恒定磁场力作用于胶囊内窥镜；
[0027] 图9为胶囊内窥镜的转动角度和外部球形磁体的磁矩垂直转动角度的关系曲线 图；
[0028] 图10为根据本发明的胶囊内窥镜悬浮气体/液体界面的原理图，依照本发明的一 个方面说明了胶囊内窥镜悬浮时有一个倾斜角及受到的各种力；
[0029] 图11为依照本发明的一个方面的外部自动磁体的一个实施例。
【具体实施方式】
[0030] 下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明，W下实施例是对本发 明的解释而本发明并不局限于W下实施例。
[0031] 可服用的无线医药胶囊在医学领域已被熟知。吞服运种无线胶囊后，胶囊遍历人 体消化道，在此过程中采集并传输数据，如果配置摄像头还能够采集图像。当胶囊内窥镜配 置永久磁偶极子，在检查期间胶囊内窥镜能够在目标位置停留。
[0032] 本发明的一个目的是在目标区域（可能是病灶区域）精确定位胶囊内窥镜，并采 集实时的医学相关信息W便医生能对准确目标位置做出诊断或进行手术。
[0033] 进一步地当胶囊内窥镜被放置在目标位置，为了采集准确信息或不模糊的图像， 胶囊内窥镜需被固定在目标位置，并在一段特定时期内保持大致稳定。稳定，在运是指胶 囊的状态，即保持胶囊的位置及方向不发生改变，或不发生可检测的变化，或不发生显著变 化，W至于运种