專利名稱：基于數(shù)字圖像導(dǎo)航的體外磁控制藥物釋放膠囊系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種醫(yī)療器械技術(shù)領(lǐng)域的裝置，具體是一種基于數(shù)字圖像導(dǎo)航的 體外磁控制藥物釋放膠囊系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代人由于工作節(jié)奏加快、飲食不均、導(dǎo)致消化道疾病的發(fā)病率日趨升高，消化道 疾病成為影響現(xiàn)代人健康的常見的一種疾病，據(jù)統(tǒng)計分析發(fā)現(xiàn)，消化道疾病正在向低齡化 和隱蔽化方向發(fā)展。消化道疾病的可視化檢測對于消化道疾病的預(yù)防和診療具有非常重要 的作用，而人體全消化道總長9米，由于消化道形狀屬于細長管道，分布于人體軀干各個器 官之間，全消化道結(jié)構(gòu)的不規(guī)則封閉性，給臨床上消化道疾病的檢測和治療帶來很大的挑 戰(zhàn)。臨床上實施的消化道疾病的可視化檢測主要有兩種胃腸、腸鏡和膠囊內(nèi)窺鏡兩 大類。胃鏡、腸鏡檢測屬于主動檢測，能夠?qū)崿F(xiàn)對全消化道疾病“定點”診斷，但胃鏡、腸鏡 檢測過程中可能存在導(dǎo)致胃創(chuàng)傷、腸創(chuàng)傷的風險，檢測過程中會給病人帶來巨大的痛苦。膠 囊內(nèi)窺鏡檢測屬于無創(chuàng)檢測方法，患者口服膠囊內(nèi)窺鏡后即可實施消化道疾病的檢測，不 會給患者帶來不適或痛苦的感覺，但膠囊內(nèi)窺鏡在患者消化道內(nèi)只能跟隨消化道的蠕動開 展診斷，膠囊內(nèi)窺鏡的運動完全屬于被動運動方式，膠囊內(nèi)鏡對于消化道疾病的診斷也屬 于“局部性”和“隨機性”診斷，不能對消化道疾病實施主動“定點”診斷，膠囊內(nèi)窺鏡診斷全 過程存在很大的盲區(qū)，極大限制了膠囊內(nèi)窺鏡在全消化道疾病可視化診斷中的臨床應(yīng)用。另一方面，在確診消化道發(fā)現(xiàn)疾病等疾病時，臨床上可以采用的治療方案對于胃 部以上消化道和結(jié)腸以下消化道可在胃鏡和腸鏡的視頻圖像導(dǎo)航下開展治療，但在治療過 程中仍然存在導(dǎo)致胃創(chuàng)傷、腸創(chuàng)傷的風險，治療過程中患者需要承受巨大的痛苦；而對于 小腸所在的消化道存在的疾病，無法采用傳統(tǒng)的胃鏡和腸鏡進行治療，對于小腸存在的疾 病必須通過手術(shù)方法開展治療，這對于患者而言造成的痛苦是可想而知的。而現(xiàn)有膠囊內(nèi) 鏡僅僅具體消化道圖像的拍攝功能，不具備發(fā)現(xiàn)消化道產(chǎn)生后對消化道疾病開展治療的功 能，因此無法對消化道疾病開展治療。經(jīng)過對現(xiàn)有技術(shù)的檢索發(fā)現(xiàn)，發(fā)表在《現(xiàn)代制造工程》2009年第8期上的學術(shù)論 文“藥物釋放微膠囊控制電路的設(shè)計與研究”，公布了一種用于消化道藥物釋放的微膠囊結(jié) 構(gòu)，通過控制微型磁控制開關(guān)使藥倉內(nèi)的藥物被壓縮彈簧釋放出來。但該技術(shù)形成的微膠囊至少存在如下兩個缺點首先，沒有消化道圖像導(dǎo)航幫助， 不能確定藥物釋放的位置；其次操作者缺乏體外操作控制微膠囊姿態(tài)和位置的能力，不能 主動控制微膠囊姿態(tài)和位置，以上兩個缺點的限制，使該發(fā)明專利無法應(yīng)用于臨床實際。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供一種基于數(shù)字圖像導(dǎo)航的體外磁控制 藥物釋放膠囊系統(tǒng)，實現(xiàn)主動控制該藥物釋放膠囊系統(tǒng)在消化道內(nèi)的姿態(tài)和位置，克服膠
3囊系統(tǒng)受消化道蠕動“被動”運行方式的缺陷，藥物釋放膠囊系統(tǒng)攜帶的數(shù)字圖像傳感器能 夠?qū)ο缊D像進行拍攝，并通過無線傳輸方式傳送至體外，醫(yī)生根據(jù)拍攝到的圖像對消 化道疾病開展詳細的診斷，當發(fā)現(xiàn)有疾病時，通過體外磁場，操作者控制藥物釋放膠囊系統(tǒng) “定位”于疾病部位，藥物釋放膠囊系統(tǒng)可以將疾病部位的圖像實時傳送至體外，在膠囊數(shù) 字圖像的導(dǎo)航，操作者控制藥物釋放膠囊系統(tǒng)對疾病部位“耙向”施藥治療，在施藥過程中 的任意時刻，藥物釋放膠囊系統(tǒng)可以將圖像系統(tǒng)傳送至體外，為操作者的體外磁控制和施 藥控制提供圖像導(dǎo)航幫助，直至完成病灶部位的施藥治療全過程。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的，本發(fā)明包括藥物釋放膠囊、體外磁驅(qū)動裝 置、體外施藥控制裝置和體外圖像實時處理裝置，其中藥物釋放膠囊位于消化道內(nèi)進行藥 物緩釋，體外施藥控制裝置與藥物釋放膠囊以無線方式連接并傳輸藥物釋放控制信息，體 外圖像實時處理裝置與藥物釋放膠囊以無線方式連接并傳輸膠囊視頻信息并以圖形方式 輸出，體外磁驅(qū)動裝置與藥物釋放膠囊通過磁力實現(xiàn)對藥物釋放膠囊姿態(tài)和位置的控制。所述的藥物釋放膠囊包括照明系統(tǒng)、光學系統(tǒng)和藥物釋放裝置、外殼及設(shè)置于其 內(nèi)部的主控制系統(tǒng)、數(shù)字圖像傳感器、圖像無線發(fā)送裝置、無線收發(fā)模塊、電源管理模塊、藥 倉、電池和永磁體，其中藥物釋放裝置安裝在藥物釋放膠囊外殼的外表面以實現(xiàn)局部藥物 釋放以及藥物釋放部位溫度實時測量，永磁體安裝在藥物釋放膠囊一端，并與體外磁驅(qū)動 裝置產(chǎn)生的永久磁場產(chǎn)生相互吸引或相互排斥的磁力，通過磁力改變藥物釋放膠囊的姿態(tài) 和位置，電源管理模塊與電池相連并將直流電壓分別輸出至數(shù)字圖像傳感器、照明系統(tǒng)、主 控制系統(tǒng)、無線收發(fā)模塊和藥物釋放裝置，光學系統(tǒng)、照明系統(tǒng)和數(shù)字圖像傳感器依次串聯(lián) 并設(shè)置于外殼的端部，數(shù)字圖像傳感器與主控制系統(tǒng)相連并輸出數(shù)字圖像，無線收發(fā)模塊 與主控制系統(tǒng)相連并將數(shù)字圖像傳感器采集到的視頻信息以及采集到的溫度信息轉(zhuǎn)化為 電磁波并發(fā)送至體外，藥物釋放裝置分別與藥倉和主控制系統(tǒng)相連以獲取藥物并接收控制 指令。所述的外殼為膠囊體狀，兩端部接近光滑球頭狀。所述的體外磁驅(qū)動裝置包括永磁體和位置調(diào)整機架，其中永磁體固定設(shè)置于 位置調(diào)整機架上并對藥物釋放膠囊提供磁場。所述的體外施藥控制裝置包括剩余藥量顯示屏、無線單元和施藥操作裝置，其 中剩余藥量顯示屏將藥物釋放膠囊系統(tǒng)內(nèi)剩余的藥量顯示在屏幕上，施藥操作裝置發(fā)出 施藥控制信號，該控制信號通過無線單元傳送到消化道內(nèi)的藥物釋放膠囊系統(tǒng)，藥物釋放 膠囊系統(tǒng)根據(jù)控制信號發(fā)出控制信號到藥物釋放裝置，藥物釋放裝置對病灶部位開展藥物 釋放治療。所述的體外圖像實時處理裝置包括體外圖像實時接收模塊和計算機工作站，其 中體外圖像實時接收模塊實時接收由藥物釋放膠囊系統(tǒng)發(fā)送到體外的拍攝圖像并傳送到 計算機工作站，計算機工作將圖像顯示在計算機屏幕上，為操作控制者實現(xiàn)藥物釋放膠囊 系統(tǒng)姿態(tài)、位置控制和藥物釋放操作提供圖像導(dǎo)航功能。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，體外操作控制者對體內(nèi)藥物釋放膠囊系統(tǒng)的姿態(tài)和位置 的能夠主動控制，可以完成消化道圖像的“定點”診斷，為藥物釋放操作實現(xiàn)“耙向”操作控 制，同時體外主動控制體內(nèi)藥物釋放膠囊系統(tǒng)的操作均在視頻圖像引導(dǎo)下進行，實現(xiàn)真正 意義上的圖像導(dǎo)航下的消化道疾病的無創(chuàng)診療。相比于現(xiàn)有胃鏡、腸鏡和圖像膠囊系統(tǒng)，具有明顯的優(yōu)勢，本發(fā)明在消化道疾病診斷和治療方面具有非常重要的實際應(yīng)用價值。


圖1為本發(fā)明工作原理示意圖。圖2為藥物釋放膠囊結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為體外磁驅(qū)動結(jié)構(gòu)示意圖。圖4體施藥療操作控制裝置結(jié)構(gòu)示意圖。圖5為體外圖像實時處理裝置示意圖。
具體實施例方式下面對本發(fā)明的實施例作詳細說明，本實施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進行 實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護范圍不限于下述的實施 例。如圖1所示，本實施包括藥物釋放膠囊系統(tǒng)1、體外磁驅(qū)動裝置2、體外施藥控制 裝置3和體外圖像實時處理裝置4，其中藥物釋放膠囊系統(tǒng)1位于消化道內(nèi)進行藥物緩 釋，體外施藥控制裝置3與藥物釋放膠囊系統(tǒng)1以無線方式連接并傳輸藥物釋放控制信息， 體外圖像實時處理裝置4與藥物釋放膠囊系統(tǒng)1以無線方式連接并傳輸膠囊視頻信息并以 圖形方式輸出，體外磁驅(qū)動裝置2與藥物釋放膠囊系統(tǒng)1通過磁力實現(xiàn)對藥物釋放膠囊系 統(tǒng)1姿態(tài)和位置的控制。所述的藥物釋放膠囊系統(tǒng)1包括照明系統(tǒng)5、光學系統(tǒng)6和藥物釋放裝置7、外 殼8及設(shè)置于其內(nèi)部的主控制系統(tǒng)9、數(shù)字圖像傳感器10、無線收發(fā)模塊11、電源管理模塊 12、開關(guān)13、藥倉14、電池15和永磁體16，其中藥物釋放裝置7安裝在藥物釋放膠囊外殼 8的外表面以實現(xiàn)局部藥物釋放以及藥物釋放部位溫度實時測量，永磁體16安裝藥物釋放 膠囊1的一端，永磁體16產(chǎn)生的永久磁場與體外磁驅(qū)動裝置2的永久磁場之間的磁力改變 藥物釋放膠囊1的姿態(tài)和位置，電源管理模塊12與電池15通過開關(guān)13相連，開關(guān)13閉合 時，電源管理模塊12將電池15電壓轉(zhuǎn)變?yōu)楹线m的直流電壓分別輸出至數(shù)字圖像傳感器10、 照明系統(tǒng)5、主控制系統(tǒng)9、無線收發(fā)模塊11和藥物釋放裝置7，光學系統(tǒng)6、照明系統(tǒng)5和 數(shù)字圖像傳感器10依次串聯(lián)并設(shè)置于外殼8的端部，數(shù)字圖像傳感器10與主控制系統(tǒng)9 相連并輸出數(shù)字圖像，無線收發(fā)模塊11與主控制系統(tǒng)9相連并將數(shù)字圖像傳感器10采集 到的視頻信息以及采集到的溫度信息轉(zhuǎn)化為電磁波并發(fā)送至體外，藥物釋放裝置7分別與 藥倉14和主控制系統(tǒng)9相連以獲取藥物并接收控制指令。所述的外殼8為膠囊體狀，兩端部接近光滑球頭狀。所述的體外磁驅(qū)動裝置2包括永磁體17和位置調(diào)整機架18，其中永磁體17固 定設(shè)置于位置調(diào)整機架18上并對藥物釋放膠囊提供永久磁場。所述的體外施藥控制裝置3包括剩余藥量顯示屏19、無線單元20和施藥操作裝 置21，其中剩余藥量顯示屏19將藥物釋放膠囊系統(tǒng)1內(nèi)剩余的藥量顯示在屏幕上，施藥 操作裝置21發(fā)出施藥控制信號，該控制信號通過無線單元20傳送到消化道內(nèi)的藥物釋放 膠囊系統(tǒng)1，藥物釋放膠囊系統(tǒng)1根據(jù)控制信號發(fā)出控制信號到藥物釋放裝置7，藥物釋放 裝置7對病灶部位開展藥物釋放治療。
所述的體外圖像實時處理裝置4包括體外圖像實時接收模塊22和計算機工作站 23，其中體外圖像實時接收模塊22由具有數(shù)字無線通訊功能的通用電子元器件構(gòu)成并接 收由藥物釋放膠囊發(fā)送的數(shù)字圖像信息，體外圖像實時接收模塊22實時接收由藥物釋放 膠囊系統(tǒng)1發(fā)送到體外的拍攝圖像并傳送到計算機工作站23，計算機工作將圖像顯示在計 算機屏幕上，為操作控制者實現(xiàn)藥物釋放膠囊系統(tǒng)1姿態(tài)、位置控制和藥物釋放操作提供 圖像導(dǎo)航功能。本裝置通過以下方式進行工作患者通過吞服藥物釋放膠囊1，開關(guān)13關(guān)閉，電源 管理模塊12將電池15電壓轉(zhuǎn)化為合適電壓，藥物釋放膠囊1開始工作，數(shù)字圖像傳感器10 將采集到的消化道壁圖像通過圖像無線傳送裝置傳送到體外，由體外圖像實時接收模塊22 接收并傳送到計算機工作站23，計算機工作站23將圖像顯示在屏幕上，操作者根據(jù)圖像， 控制體外磁驅(qū)動裝置的永磁體17改變方向和位置，體內(nèi)藥物釋放膠囊的永磁體16跟隨體 外永磁體17的位置和姿態(tài)發(fā)生改變，改變藥物釋放膠囊1在消化道內(nèi)的位置和狀態(tài)，數(shù)字 圖像傳感器10可以檢測不同姿態(tài)和位置情況下消化道壁的圖像，并傳送到體外，從而確保 操作者在圖像導(dǎo)航下對消化道開展“定點”和“定向”的診斷。在診斷過程中，當發(fā)現(xiàn)有疾 病時，在圖像引導(dǎo)下，操作者控制藥物釋放膠囊1停留在疾病表面，使藥物釋放膠囊1的藥 物釋放裝置7緊貼疾病表面，操作者利用體外施藥控制裝置3的施藥調(diào)節(jié)系統(tǒng)21發(fā)出施藥 控制信號，該控制信號通過無線收發(fā)模塊11傳送藥物釋放膠囊，由藥物釋放膠囊系統(tǒng)1的 無線收發(fā)模塊11接收并傳送到主控制系統(tǒng)9，主控制系統(tǒng)9啟動藥物釋放裝置7工作，對疾 病表面開展藥物“耙向”釋放治療，在施藥過程中，主控系統(tǒng)實時檢測藥倉14內(nèi)剩余藥量， 主控制系統(tǒng)9對剩余藥量進行AD轉(zhuǎn)換后傳送到無線收發(fā)模塊11，并由無線收發(fā)模塊11傳 送到體外，體外施藥控制裝置3的無線單元20接收到該剩余藥量信號后，傳送到剩余藥量 顯示屏19上，操作者可以實時掌握施藥部位的剩余藥量多少，并結(jié)合數(shù)字圖像傳感器10檢 測到的圖像對疾病表面開展施藥，在施藥過程中，操作者可以操作體外磁驅(qū)動裝置2改變 藥物釋放膠囊的姿態(tài)和位置，借助于工作站23上的圖像導(dǎo)航，以實現(xiàn)對疾病部位的全方位 和“耙向”藥物釋放治療。
權(quán)利要求
1.一種基于數(shù)字圖像導(dǎo)航的體外磁控制藥物釋放膠囊系統(tǒng)，其特征在于，包括藥物 釋放膠囊、體外磁驅(qū)動裝置、體外施藥控制裝置和體外圖像實時處理裝置，其中藥物釋放 膠囊位于消化道內(nèi)進行藥物緩釋，體外施藥控制裝置與藥物釋放膠囊以無線方式連接并傳 輸藥物釋放控制信息，體外圖像實時處理裝置與藥物釋放膠囊以無線方式連接并傳輸膠囊 視頻信息并以圖形方式輸出，體外磁驅(qū)動裝置與藥物釋放膠囊通過磁力實現(xiàn)對藥物釋放膠 囊姿態(tài)和位置的控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于數(shù)字圖像導(dǎo)航的體外磁控制藥物釋放膠囊系統(tǒng)，其特征 是，所述的藥物釋放膠囊包括照明系統(tǒng)、光學系統(tǒng)和藥物釋放裝置、外殼及設(shè)置于其內(nèi)部 的主控制系統(tǒng)、數(shù)字圖像傳感器、無線收發(fā)模塊、電源管理模塊、藥倉、開關(guān)、電池和永磁體， 其中藥物釋放裝置安裝在藥物釋放膠囊外殼的外表面以實現(xiàn)局部藥物釋放，永磁體安裝 在藥物釋放膠囊一端，永磁體產(chǎn)生的永久磁場與體外磁驅(qū)動裝置產(chǎn)生的永久磁場之間的磁 力大小和方向控制藥物釋放膠囊的姿態(tài)和位置，電源管理模塊與電池相連并將直流電壓分 別輸出至數(shù)字圖像傳感器、照明系統(tǒng)、主控制系統(tǒng)、無線收發(fā)模塊和藥物釋放裝置，光學系 統(tǒng)、照明系統(tǒng)和數(shù)字圖像傳感器依次串聯(lián)并設(shè)置于外殼的端部，數(shù)字圖像傳感器與主控制 系統(tǒng)相連并輸出數(shù)字圖像，無線收發(fā)模塊與主控制系統(tǒng)相連并將數(shù)字圖像傳感器采集到的 視頻信息以及采集到的溫度信息轉(zhuǎn)化為電磁波并發(fā)送至體外，藥物釋放裝置分別與藥倉和 主控制系統(tǒng)相連以獲取藥物并接收控制指令。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于數(shù)字圖像導(dǎo)航的體外磁控制藥物釋放膠囊系統(tǒng)，其特征 是，所述的外殼為膠囊體狀，兩端部接近光滑球頭狀。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于數(shù)字圖像導(dǎo)航的體外磁控制藥物釋放膠囊系統(tǒng)，其 特征是，所述的體外磁驅(qū)動裝置包括永磁體和位置調(diào)整機架，其中永磁體固定設(shè)置于位 置調(diào)整機架上并對藥物釋放膠囊提供永久磁場。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于數(shù)字圖像導(dǎo)航的體外磁控制藥物釋放膠囊系統(tǒng)，其特征 是，所述的體外施藥控制裝置包括剩余藥量顯示屏、無線單元和施藥操作裝置，其中剩 余藥量顯示屏將藥物釋放膠囊系統(tǒng)內(nèi)剩余的藥量顯示在屏幕上，施藥操作裝置發(fā)出施藥控 制信號，該控制信號通過無線單元傳送到消化道內(nèi)的藥物釋放膠囊，藥物釋放膠囊根據(jù)控 制信號發(fā)出控制命令到藥物釋放裝置，藥物釋放裝置對病灶部位開展藥物釋放治療。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于數(shù)字圖像導(dǎo)航的體外磁控制藥物釋放膠囊系統(tǒng)，其特征 是，所述的體外圖像實時處理裝置包括體外圖像實時接收模塊和計算機工作站，其中體 外圖像實時接收模塊實時接收由藥物釋放膠囊系統(tǒng)發(fā)送到體外的拍攝圖像并傳送到計算 機工作站，計算機工作將圖像顯示在計算機屏幕上，為操作控制者實現(xiàn)藥物釋放膠囊姿態(tài)、 位置控制和藥物釋放操作提供圖像導(dǎo)航功能。
全文摘要
一種醫(yī)療器械技術(shù)領(lǐng)域的基于數(shù)字圖像導(dǎo)航的體外磁控制藥物釋放膠囊系統(tǒng)，包括藥物釋放膠囊、體外磁驅(qū)動裝置、體外施藥控制裝置和體外圖像實時處理裝置，藥物釋放膠囊位于消化道內(nèi)進行藥物緩釋，體外施藥控制裝置與藥物釋放膠囊傳輸藥物釋放控制信息，體外圖像實時處理裝置與藥物釋放膠囊以無線方式連接并傳輸膠囊視頻信息并以圖形方式輸出，體外磁驅(qū)動裝置與藥物釋放膠囊通過磁力實現(xiàn)對藥物釋放膠囊姿態(tài)和位置的控制。本發(fā)明實現(xiàn)主動控制藥物釋放膠囊在消化道內(nèi)的姿態(tài)和位置，可根據(jù)拍攝到的圖像對消化道疾病開展詳細的診斷，為操作者的體外磁控制和施藥控制提供圖像導(dǎo)航幫助，直至完成病灶部位的施藥治療全過程。
文檔編號A61M31/00GK102139137SQ201110051490
公開日2011年8月3日 申請日期2011年3月4日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月4日
發(fā)明者劉華, 姜萍萍, 王志武, 顏國正 申請人:上海交通大學