用于胃肠道诊疗的无线胶囊内窥镜系统技术方案

本发明专利技术公开一种用于胃肠道诊疗的无线胶囊内窥镜系统，包括：智能胶囊、可穿戴式设备及显示器。胶囊外壳包括头部、颈部、身部和尾部，头部与颈部以可摆动方式相连，颈部设有摆动驱动部和第一电机，身部的外表面设有推进螺旋，身部的两端分别与颈部和尾部以可转动方式连接，于尾部设置有驱动身部自转的第二电机；可穿戴设备包括发射电路、发射线圈以及图像数据处理器；接收线圈与发射线圈电磁耦合产生感应电流，接收电路的输入端与接收线圈相连以接收感应电流，接收电路的输出端为各元件提供电力。本发明专利技术的镜头位移调节器通过调节镜头的焦距进而使获得的图像更加清晰，头部的摆动设计有利于实现全方位检查。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及医用内窥镜，具体涉及一种无线胶囊内窥镜系统。
技术介绍
随着人类社会的生活节奏不断提升，在世界各地因工作压力和饮食不平衡而导致的消化系统疾病所对应的病发率越来越高。传统上医护人员通过推进式内窥镜对人体胃肠道进行检查，其中，推进式内窥镜包括硬管式内窥镜、半可屈式内窥镜、光导纤维内窥镜和电子内窥镜。上述传统内窥镜均采用机械插入的方式，具体的，经人体的天然孔道，或者是经手术做的小切口进入人体内。使用时将内窥镜导入预检查的器官，可直接窥视有关部位的变化。但是这样的检查方法存在以下缺点或不足：（1)、该检查方法仅能覆盖上消化道与下消化道的十二指肠、结肠部分，无法检测大部分的小肠段；（2)、该检查方法有发生交叉感染与并发症的危险；(3)、病人在检查过程中需要麻醉以减轻痛苦，对麻醉剂过敏的病人只能忍受插管过程的不适感；(4)、该检查方法对医生的要求比较高，存在人为失误的隐患；（5)、病人接受程度低。为了克服传统内窥镜的不足，人们做了很多研究，无线胶囊内窥镜检测是近十年来发展起来的医疗无创诊断技术，通过一个集成LED照明芯片、成像装置、无线传输模块以及功率源的具有普通药丸大小的可吞服胶囊内窥镜，在人体肠胃道内执行病灶检测，并将肠胃图像无线传输到外围接收装置，由富有经验的医师在工作站上进行在线或离线诊断。无线胶囊内窥镜克服了传统推进式胃肠镜有创痛苦、检测范围有限（只能检测小肠前端）和存在交叉感染的缺点。病人只需吞服一粒普通药丸大小的胶囊，医师就可以得到病人小肠全段的图片并做出诊断。2001年以色列Given Imaging公司推出首款商用胶囊内窥镜M2A，其由LED、图像传感器、控制电路和纽扣电池等集成后封装在胶囊内，被人体吞咽后进入胃肠道进行检测。由于空间限制，胶囊内窥镜M2A携带的纽扣电池数量有限，为了节省能量以延长工作时间，必须降低图像帧率。除了定点检测类，目前用于临床的胶囊内窥镜的图像采集速率仅为2?3帧/秒，分辨率也较低，无法对人体胃肠道做全程诊查。如中国专利公开第CN104382547A号提供了一种内窥镜类
的用于胶囊内窥镜的穿戴式无线能量传输设备，包括：设置于体外穿戴式背心中的发射线圈及其发射控制电路、设置于胶囊中的镜头、照明器、图像传感器、微控制单元、通信模块、接收电路以及接收线圈。但是该专利技术依然存在以下缺点或不足：（1)、由于该设备不包括摆头机构，故该胶囊内窥镜无法对体腔中角落组织进行扫描拍照，进而容易产生检查盲区，不利于全方位观察检测体腔内的组织；（2)、该设备不包括自动调焦控制器，由于体腔组织机构比较复杂，该设备在检查过程中不能通过调节镜头的焦距来实现镜头的前后运动进而获取清晰的组织图像，造成使用上的不便。又如中国专利公开第CN102860810B号提供了一种医用磁性胶囊内窥镜系统，包括胶囊内窥镜、接收夹克、体外工作站、胶囊定位器，胶囊内窥镜包括透明胶囊外壳、摄像装置、照明装置、光电开关装置、图像信息处理电路、射频传输装置、电源装置、磁场传感器、小磁体。胶囊内窥镜、接收夹克、体外工作站和胶囊定位器通过磁场的感应和无线信号的传输形成一个系统。在整个系统的工作下，胶囊内窥镜在人体中的信息可以实时显示在体外工作站的医用图像专用显示器上，并且可以通过体外工作站中的软件平台控制胶囊内窥镜在人体中的运动。但是该专利技术依然存在以下缺点或不足:(1)、由于该设备不包括摆头机构，故该胶囊内窥镜无法对体腔中角落组织进行扫描拍照，进而容易产生检查盲区，不利于全方位观察检测体腔内的组织；(2)、该设备不包括自动调焦控制器，由于体腔组织机构比较复杂，该设备在检查过程中不能通过调节镜头的焦距来实现镜头的前后运动进而获取清晰的组织图像，造成使用上的不便。综上所述，提供一种工作时间长、视场深且能自动调焦的无线胶囊内窥镜系统是业内急需解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种工作时间长且能实现头部摆动的无线胶囊内窥镜系统。为了达到上述目的，本专利技术提供一种用于胃肠道诊疗的无线胶囊内窥镜系统，该系统包括:智能胶囊、构造为用于接收智能胶囊发送的图像数据的并为智能胶囊无线供能的可穿戴式设备、以及构造为用于显示可穿戴式设备传输数据的显示器；智能胶囊包括:胶囊外壳、安装于胶囊外壳内的镜头、环绕镜头的前端设置且固定于胶囊外壳的内壁的用于提供光源的环形照明模块、环绕镜头的后端设置且固定于胶囊外壳的内壁的用于调节镜头焦距的镜头位移调节器、设于镜头后方用于将镜头的光信号转换成电信号的图像传感器、与图像传感器通过数据线连接并用于发射图像数据的数据发射器、用于为环形照明模块、图像传感器、数据发射器提供电力的接收电路以及与接收电路的输入端连接的接收线圈；胶囊外壳包括头部、颈部、身部和尾部，环形照明模块、镜头、镜头位移调节器、图像传感器、数据发射器、接收电路以及接收线圈依次安装于头部，头部与颈部以可摆动方式相连，颈部设有摆动驱动部和用于驱动摆动驱动部的第一电机，身部的外表面设有推进螺旋，身部的两端分别与颈部和尾部以可转动方式连接，于胶囊外壳的尾部设置有驱动身部自转的第二电机；可穿戴设备包括发射电路、与发射电路连接的发射线圈以及用于接收并处理数据发射器传输数据的图像数据处理器；发射线圈通过移动电源供电以产生交变磁场，接收线圈与发射线圈电磁耦合以产生感应电流，接收电路的输入端与接收线圈相连以接收感应电流，接收电路的输出端与环形照明模块、图像传感器、数据发射器、第一电机以及第二电机相连以分别为各元件提供电力。优选地，头部与颈部通过枢转铰链相连；摆动驱动部包括凸轮、顶杆、导块以及压缩弹簧；凸轮固定于第一电机的电机轴上；顶杆设于枢转铰链的一侧，顶杆的一端通过球形铰链连接于头部，顶杆的另一端置于凸轮的外周面上；导块固定于颈部的内壁上且设有用于引导顶杆移动的导槽；压缩弹簧设于枢转铰链的另一侧且两端分别连接于头部和颈部，使得当凸轮由最低工作位置点转动至最高工作位置点时顶杆克服压缩弹簧的弹性力将头部向着压缩弹簧的一侧摆动，并且当凸轮由最高工作位置点转动至最低工作位置点时头部在压缩弹簧的弹性恢复力作用下向着顶杆的一侧摆动。具体地，凸轮在第一电机的带动下转动，凸轮的转动使得顶杆做往复运动，通过顶杆的反复的上下运动来实现头部的摆动；当顶杆在凸轮的转动下达到最高点时，头部向远离顶杆的方向摆动进而向压缩弹簧施加压力，压缩弹簧向头部释放弹力以实现头部向靠近顶杆的方向摆动。具体地，压缩弹簧设置为使得凸轮由最高工作位置点转动至最低工作位置点时压缩弹簧的弹性恢复力始终作用于头部。可选择地，顶杆的顶端通过位于枢转铰链一侧的球形铰链与头部相连可以构造为:顶杆的顶端形成可绕着与枢转铰链的枢转轴线平行的轴线枢转的球座，头部形成球头，球头与球座形成球形铰链连接，反之亦然。可选择地，顶杆的顶端通过位于枢转铰链一侧的球形铰链与头部相连可以构造为:顶杆的顶端形成第一球座，头部形成第二球座，采用一短连杆，短连杆的两端分别形成第一球头和第二球头，第一球头与第一球座形成球形铰链连接，第二球头与第二球座形成球形铰链连接。可选择地，顶杆的顶端通过位于枢转铰链一侧的挠性连接件与头部相连，比如采用橡皮条或柔性索连接。可选择地，发射线圈的发射电流为0.7?2.5A。可选择地，第二本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于胃肠道诊疗的无线胶囊内窥镜系统，该系统包括：智能胶囊、构造为用于接收所述智能胶囊发送的图像数据并为所述智能胶囊无线供能的可穿戴式设备、以及构造为用于显示所述可穿戴式设备传输数据的显示器；其特征在于：所述智能胶囊包括：胶囊外壳、安装于所述胶囊外壳内的镜头、环绕所述镜头的前端设置且固定于所述胶囊外壳的内壁的用于提供光源的环形照明模块、环绕所述镜头的后端设置且固定于所述胶囊外壳的内壁的用于调节镜头焦距的镜头位移调节器、设于所述镜头后方用于将所述镜头的光信号转换成电信号的图像传感器、与所述图像传感器通过数据线连接并用于发射图像数据的数据发射器、用于为所述环形照明模块、所述图像传感器、所述数据发射器提供电力的接收电路以及与所述接收电路的输入端连接的接收线圈；所述胶囊外壳包括头部、颈部、身部和尾部，所述环形照明模块、所述镜头、所述镜头位移调节器、所述图像传感器、所述数据发射器、所述接收电路以及所述接收线圈依次安装于所述头部，所述头部与所述颈部以可摆动方式相连，所述颈部设有摆动驱动部和用于驱动所述摆动驱动部的第一电机，所述身部的外表面设有推进螺旋，所述身部的两端分别与所述颈部和所述尾部以可转动方式连接，于所述胶囊外壳的所述尾部设置有驱动所述身部自转的第二电机；以及所述可穿戴设备包括发射电路、与所述发射电路连接的发射线圈以及用于接收并处理所述数据发射器传输数据的图像数据处理器；所述发射线圈通过移动电源供电以产生交变磁场，所述接收线圈与所述发射线圈电磁耦合以产生感应电流，所述接收电路的输入端与所述接收线圈相连以接收感应电流，所述接收电路的输出端与所述环形照明模块、所述图像传感器、所述数据发射器、所述第一电机以及所述第二电机相连以分别为各元件提供电力。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：胡继麟，高源，卢云，魏宾，董蒨，刘广伟，朱呈瞻，
申请(专利权)人：青岛大学附属医院，
类型：发明
国别省市：山东;37