专利名称:基于无线供能的体外磁控制热疗胶囊系统的制作方法现代人由于工作节奏加快、饮食不均、导致消化道疾病的发病率日趋升高,消化道 疾病成为影响现代人健康的常见的一种疾病,据统计分析发现,消化道疾病正在向低龄化、 隐蔽化方向发展。消化道疾病的可视化检测对于消化道疾病的预防和诊疗具有非常重要的 作用,而人体全消化道总长9米,由于消化道形状属于细长管道,分布于人体躯干各个器官 之间,全消化道结构的不规则封闭性,给临床上消化道疾病的检测和治疗带来很大的挑战。临床上实施的消化道疾病的可视化检测主要有两种胃肠、肠镜和胶囊内窥镜两 大类。胃镜、肠镜检测属于主动检测,能够实现对全消化道疾病“定点”诊断,但胃镜、肠镜 检测过程中可能存在导致胃创伤、肠创伤的风险,检测过程中会给病人带来巨大的痛苦。胶 囊内窥镜检测属于无创检测方法,患者口服胶囊内窥镜后即可实施消化道疾病的检测,不 会给患者带来不适或痛苦的感觉,但胶囊内窥镜在患者消化道内只能跟随消化道的蠕动开 展诊断,胶囊内窥镜的运动完全属于被动运动方式,胶囊内镜对于消化道疾病的诊断也属 于“局部性”和“随机性”诊断,不能对消化道疾病实施主动“定点”诊断,胶囊内窥镜诊断全 过程存在很大的盲区,极大限制了胶囊内窥镜在全消化道疾病可视化诊断中的临床应用。另一方面,在确诊消化道发现肿瘤等疾病时,临床上可以采用的治疗方案对于胃 部以上消化道和结肠以下消化道可在胃镜和肠镜的视频图像导航下开展治疗,但在治疗过 程中仍然存在导致胃创伤、肠创伤的风险,治疗过程中患者需要承受巨大的痛苦;而对于小 肠所在的消化道存在的肿瘤,无法采用传统的胃镜和肠镜进行治疗,对于小肠存在的疾病 必须通过手术方法开展治疗,这对于患者而言造成的痛苦是可想而知的。而胶囊内镜仅仅 具体消化道图像的拍摄功能,完全不具体消化道疾病的治疗功能,因此无法对消化道疾病 开展治疗。经过对现有技术的检索发现,发表在《Gastrointestinal Endoscopy)) Vol. 72, No. 5, 2010 上的论文"Remote magnetic control of a wireless capsule endoscope in the esophagus is safe and feasible :results of a randomized, clinical trial in healthy volunteers”公开了一种体外磁控制图像胶囊技术,该论文通过体外磁场控制志 愿者吞服的磁控图像胶囊,完成在志愿者胃部疾病的图像图像诊断,通过与没有体外磁控 制的图像胶囊对比实验,证明利用体外磁场控制图像胶囊在消化道内的姿态和位置是安全 和可行的。该论文的研究成果虽然证明体外磁控制图像胶囊的安全性和可行性。但该论文公布的技术缺乏治疗功能,即通过胶囊图像发现消化道疾病后,无法对 消化道疾病病理组织开展热疗治疗工作。
本发明针对现有技术存在的上述不足,提供一种基于无线供能的体外磁控制热疗 胶囊系统,实现由体外磁场主动驱动控制,克服胶囊系统受消化道蠕动“被动”运行方式的 制约,为操作者的体外磁控制和热疗控制提供图像导航,直至完成胶囊部位的热疗治疗全 过程;利用本热疗胶囊,对消化道肿瘤可以实现真正意义上在无创图像导航下的无创诊断 和治疗,最大限度降低给患者带来的痛苦和创伤。本发明是通过以下技术方案实现的,本发明包括热疗胶囊、体外磁驱动装置、体 外热疗操作控制装置、体外无线供能装置和体外图像实时处理装置,其中热疗胶囊位于消 化道内并采集消化道环境信息,体外热疗操作控制装置与热疗胶囊以无线方式连接并传输 热疗控制信息,体外图像实时处理装置与热疗胶囊以无线方式连接并传输热疗胶囊视频信 息并以图形方式输出,体外无线供能装置向热疗胶囊以交变磁场方式提供能量,体外磁驱 动装置与热疗胶囊采用磁力实现对热疗胶囊的姿态和位置的控制。所述的热疗胶囊包括模拟图像传感器、照明系统、温度检测系统和热生成装置、 外壳及设置于其内部的主控制系统、图像无线发送装置、数字无线收发装置、整流装置、无 线能量接收线圈和永磁装置,其中模拟图像传感器和照明系统安装在外壳的外侧端部, 热生成装置和温度检测系统安装在热疗胶囊外壳的外表面,永磁装置安装在外壳与热生成 装置之间,无线能量接收线圈接收由体外无线供能装置发送的交变磁场并转化为交流电动 势,整流装置与无线能量接收线圈相连并将交流电动势转化为直流电压,整流装置分别与 模拟图像传感器、照明系统、主控制系统、图像无线发送装置、热生成装置相连并提供直流 电源,图像无线发送装置直接将模拟图像传感器采集到的视频图像通过无线方式发送至患 者体外,主控制系统与模拟图像传感器连接并对模拟图像传感器的成像参数进行调节,主 控制系统与温度检测系统连接,并接收温度检测系统采集到的温度信号,主控制系统分别 与热生成装置和数字无线收发装置连接并输出控制指令和进行信息传输。所述的外壳为胶囊体状,两端部为球状结构。所述的体外磁驱动装置为具有永磁装置的磁驱动控制装置,其中磁驱动控制装 置通过调节永磁装置与热疗胶囊之间的位移和方向实现对热疗胶囊姿态和位置的调整。所述的体外热疗操作控制装置为具有温度显示屏和无线单元的温度调节装置,其 中无线单元与温度显示屏和温度调节装置相连并将接收到温度传送至温度显示屏并显示 在温度显示屏上,温度调节信号通过无线单元传送至热疗胶囊实现热疗温度的控制。所述 的体外无线供能装置包括体外无线能量发射线圈和电源控制器,其中电源控制器与直 流或交流电源相连并输出具有时序的控制信号至体外无线能量发射线圈,体外无线能量发 射线圈将控制信号转变为交变电磁场并输出至热疗胶囊。所述的体外图像实时处理装置包括体外图像实时接收模块和计算机工作站,其 中体外图像实时接收模块实时接收由热疗胶囊发送到体外的拍摄图像并传送到计算机工 作站,计算机工作将图像显示在计算机屏幕上,为操作控制者实现热疗胶囊姿态、位置控制 和热疗操作提供图像导航功能。本发明与现有技术相比,实现体外操作控制者对体内热疗胶囊的姿态和位置的主 动控制,可以完成消化道图像的“定点”诊断,为热疗操作实现“定点”操作控制,同时体外 主动控制体内热疗胶囊的操作均在视频图像引导下进行,实现真正意义上的图像导航下的消化道疾病的无创诊疗。相比于现有胃镜、肠镜和图像胶囊系统,具有明显的优点。本发明 在消化道疾病诊断和肿瘤的早期治疗方面具有非常重要的实际应用价值。图1为本发明工作原理示意图。图2为热疗胶囊结构示意图。图3为体外磁驱动结构示意图。图4为体外热疗操作控制装置结构示意图。图5为体外无线供能装置示意图。图6为体外图像实时处理装置示意图。
一种医疗器械技术领域的基于无线供能的体外磁控制热疗胶囊系统,包括热疗胶囊、体外磁驱动装置、体外热疗操作控制装置、体外无线供能装置和体外图像实时处理装置,热疗胶囊位于消化道内并采集消化道环境信息,体外热疗操作控制装置与热疗胶囊以无线方式连接并传输热疗控制信息,体外图像实时处理装置与热疗胶囊以无线方式连接并传输胶囊视频信息并以图形方式输出,体外无线供能装置向热疗胶囊以交变磁场方式提供能量,体外磁驱动装置与热疗胶囊采用磁力实现对热疗胶囊的姿态和位置的控制。本发明实现体外操作控制者对热疗胶囊的姿态和位置的主动控制。
基于无线供能的体外磁控制热疗胶囊系统制作方法
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