专利名称：基于无线供能的体外磁控制药物释放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，在确诊消化道发现疾病等疾病时，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疾病，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。现有胶囊内窥镜系统也不具备发现疾病后开展药物释放治疗的功能；而现有胃 镜、肠镜具备对全消化道疾病开展“主动”可视化诊断，同时具备在图像导航下开展治疗的 功能，但在诊断和治疗过程中存在创伤和给患者带来很大痛苦，也无法在小肠所在的消化 道段开展治疗的功能。因此现有的技术无法满足临床无创或微创诊断和治疗的实际需求。经过对现有技术的检索发现，发表在《现代制造工程》2009年第8期上的学术论 文“药物释放微胶囊控制电路的设计与研究”，公布了一种用于消化道药物释放的微胶囊结 构，通过控制微型磁控制开关使药仓内的药物被压缩弹簧释放出来。但该技术形成的微胶囊至少存在如下两个缺点首先，没有消化道图像导航帮助， 不能确定药物释放的位置；其次操作者缺乏体外操作控制微胶囊姿态和位置的能力，不能 主动控制微胶囊姿态和位置，以上两个缺点的限制，使该发明专利无法应用于临床实际。
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药物 释放胶囊系统，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，在药物释放过程中的任意时刻，药物释放胶囊系统可以将图像系统传送至体外，为操作 者的体外磁控制和药物释放控制提供图像导航帮助，直至完成病灶部位的耙向药物释放治 疗全过程。本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括药物释放胶囊、体外磁驱动装 置、体外施药操作装置、体外无线供能装置和体外图像实时处理装置，其中药物释放胶囊 位于消化道内并采集消化道环境信息，体外施药操作装置与药物释放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药物释放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药物释放胶囊以交变磁场方式提供能 量，体外磁驱动装置与药物释放胶囊通过磁力实现对对药物释放胶囊姿态和位置的控制。所述的药物释放胶囊包括模拟图像传感器、照明系统、药舱和药物释放装置、外 壳及设置于其内部的主控制系统、图像无线发送装置、数字信号无线通讯装置、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， 药物释放装置和药舱安装在药物释放胶囊系统外壳的外表面，永磁装置安装在外壳与药物 释放装置之间，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、药物释放装置相连并提 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输出通过无线方式发 送至患者体外，主控制系统可以对模拟图像传感器的成像参数进行调节，主控制系统控制 药物释放装置的启动与关闭，药物释放装置与药舱相连。永磁装置与药物释放胶囊其它部 分不产生任何电气联接，永磁装置产生的永久磁场与体外磁驱动装置的永久磁场相互作 用，即同极性永久磁场相斥，异极性永久磁场相吸，且永久磁场间相互作用力与其距离有 关，通过改变体外磁驱动装置的永久磁场极性与药物释放胶囊永久磁场之间的距离和极 性，从而保证体外磁驱动装置对药物释放胶囊姿态和位置的控制。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体的磁驱动控制装置，其中磁驱动控制装置 通过调节永磁体与药物释放胶囊之间的位移和方向实现对药物释放胶囊姿态和位置的调 離iF. ο所述的体外施药操作装置包括剩余药量显示屏、无线单元和施药操作装置，其 中剩余药量显示屏将药物释放胶囊内剩余的药量显示在屏幕上，施药操作装置发出施药 控制信号，该控制信号通过无线单元传送到消化道内的药物释放胶囊，药物释放胶囊根据 控制信号发出控制信号到药物释放装置，药物释放装置对病灶部位开展药物释放治疗。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药物释放胶囊系统。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药物释放胶囊系统发送到体外的拍摄图像并传送到5计算机工作站，计算机工作将图像显示在计算机屏幕上，为操作控制者实现药物释放胶囊 系统姿态、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，体外操作控制者对体内药物释放胶囊的姿态和位置的能 够主动控制，可以完成消化道图像的“定点”诊断，为药物释放操作实现“耙向”操作控制， 同时体外主动控制体内药物释放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 优势，本发明在消化道疾病诊断和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为药物释放胶囊系统结构示意图。图3为体外磁驱动结构示意图。图4为体外施药操作装置结构示意图。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。

本装置通过以下方式进行工作患者通过吞服药物释放胶囊，体外无线供能装置 开始工作，电源控制器将直流电源转变为一定频率的交变信号并传送到体外无线能量发射 线圈，体外无线能量发射线圈将电能转变为一定频率的交变磁场，该交变磁场被体内药物 释放胶囊里的无线能量接收线圈接收，在线圈内部产生交变电动势，该交变电动势被整流 装置进行滤波整流后生成直流电源，该直流电源给药物释放装置、模拟图像传感器、药舱、 主控制系统、图像无线发送装置和数字信号无线收发装置提供电源。模拟图像传感器、主控 制系统和图像无线发送装置即开始工作。模拟图像传感器将消化道壁的图像通过图像无线 传送装置传送到体外，由体外图像实时接收模块接收并传送到计算机工作站，计算机工作 站将图像显示在屏幕上，操作者根据图像，控制永磁体控制装置改变永磁体的位置和方向， 体内药物释放胶囊的永磁装置跟随体外永磁装置的位置和姿态发生改变，改变药物释放胶 囊在消化道内的位置和状态，模拟图像传感器可以检测不同位置和姿态情况下消化道壁的 图像并传送到体外，从而确保操作者在图像导航下对消化道开展“定点”和“定向”的诊断。 在诊断过程中，当发现有疾病时，在图像引导下，操作者控制药物释放胶囊停留在疾病表 面，使药物释放胶囊的药物释放装置紧贴疾病表面，操作者利用体外施药操作装置的施药 控制装置发出药物释放操作控制信号，该控制信号通过无线单元传送给药物释放胶囊，由 数字信号无线收发装置接收并传送到主控制系统，主控制系统启动药物释放装置工作，对 疾病表面开展药物释放治疗，在药物释放过程中，主控系统实时检测药舱内剩余药量，主控 制系统对剩余药量进行模数转换后传送到数字信号无线收发装置，并由数字信号无线收发 装置传送到体外，体外施药操作装置的无线单元接收到该剩余药量信号后，传送到剩余药 量显示屏上，操作者可以实时掌握药物释放部位的剩余药量多少，并结合模拟图像传感器 检测到的图像对疾病表面开展药物释放，在药物释放过程中，操作者可以操作体外磁驱动 装置改变药物释放胶囊的姿态和位置，借助于工作站上的图像导航，以实现对病灶部位的 全方位耙向药物释放。


一种医疗器械技术领域的基于无线供能的体外磁控制药物释放胶囊系统，包括药物释放胶囊系统、体外磁驱动装置、体外施药操作装置、体外无线供能装置和体外图像实时处理装置，药物释放胶囊系统位于消化道内并采集消化道环境信息，体外施药操作装置与药物释放胶囊系统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药物释放胶囊系统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药物释放胶囊系统以交变磁场方式提供能量，体外磁驱动装置与药物释放胶囊系统通过磁力实现对药物释放胶囊姿态和位置的控制。本发明实现真正意义上的图像导航下的消化道疾病的无创诊疗。