磁控可膨胀体内胶囊内窥镜制造技术

本发明专利技术涉及一种可膨胀体内胶囊内窥镜，包括用于拍摄体内图像的传感装置和设置于胶囊主体内部的一个或多个用于磁性控制内窥镜的永磁体。所述可膨胀体内胶囊还包括连接到所述胶囊主体外部的可膨胀浮圈。膨胀装置用于将气体注入可膨胀浮圈使体内胶囊内窥镜充气膨胀，以降低体内胶囊内窥镜的比重，使得当可膨胀浮圈被注入高于阈值体积的气体时，所述可膨胀体内胶囊内窥镜漂浮在液体中。当处于外部磁场的中，所述可膨胀体内胶囊内窥镜通过永磁体进行磁控导航。与常规未膨胀的胶囊相比，减小的磁场强度和外部磁体尺寸可对漂浮在液体中的膨胀胶囊进行磁控导航。胀胶囊进行磁控导航。胀胶囊进行磁控导航。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】磁控可膨胀体内胶囊内窥镜
交叉引用
[0001]本申请要求于2020年10月2日提交的美国专利申请US17/062124和2019年10月7日提交的美国临时专利申请US62/911688的优先权，此两个申请的全部内容通过引用并入本申请。


[0002]本专利技术的实施例涉及一种可摄取的或体内胶囊内窥镜，该内窥镜被配置为遍历胃肠(GI)道的至少一部分并对其进行成像。更具体地，一些实施例涉及具有永磁偶极矩的可摄取胶囊内窥镜，该永磁偶极矩被配置为在人体内时由位于人体外部的磁性装置产生的磁场进行磁性引导。

技术介绍

[0003]传统的胶囊内窥镜采用磁场引导的方式在人体内运动。胶囊内窥镜包括磁铁、电池、摄像头和其他电子元件，因重量较大，所以会沉入液体中。因此，当胶囊内窥镜进入充满液体的腔体(例如胃)时，通常会下沉到腔体的底部。
[0004]胶囊内窥镜下沉后会停留在腔体底部，需要施加较大的磁力(如0.006
‑
0.06N)才能克服胶囊内窥镜和腔底的摩擦力和阻力，来移动胶囊。通常，传统的磁控胶囊内窥镜系统需要设置一块大的磁铁，产生足够强的磁场，来控制沉底胶囊内窥镜的转动或移动。这种磁铁通常体积较大，占据整个房间，并且无法移动，对用户来说很不方便。此外，当胶囊下沉时，其视场角通常被腔壁和腔底阻挡，这会遮挡住需要拍摄的部位。
[0005]因此，需要一种更有效的磁控胶囊内窥镜系统。

技术实现思路

[0006]为了解决上述问题，本专利技术提供了一种可膨胀体内胶囊内窥镜系统，该系统使胶囊内窥镜漂浮在液体中。漂浮时，胶囊内窥镜悬浮在胃或其他充盈腔体的液体中。浮力减少了胶囊内窥镜和腔壁之间的摩擦力或阻力，使胶囊内窥镜更容易通过磁场控制移动。与沉底的胶囊内窥镜相比，移动漂浮的胶囊内窥镜所需的磁力明显更低(如0.0006
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0.006N)，例如降低了十倍或数量级。而磁场也可以由比传统系统更小的磁体产生。在一些实施例中，磁体可以小到足以手持或便携，使更多的患者可以接受磁控胶囊内窥镜检查。
[0007]此外，由于悬浮着的胶囊与腔底隔开，本专利技术的实施例可以减少或消除腔壁或腔底对胶囊内窥镜成像装置的视场的阻碍或遮挡。从而，与传统的胶囊内窥镜相比，本专利技术的实施例可以提高由悬浮胶囊内窥镜拍摄的图像中感兴趣区域的可见性。在一些实施例中，可以通过调整充气量，使胶囊可以浮到低于液体表面的高度，以防止表面发生折射或眩光，从而进一步提高图像质量。
[0008]在本专利技术的一个实施例中，提供一种可膨胀体内胶囊内窥镜，该胶囊内窥镜包括胶囊主体；设置于胶囊主体内的传感装置，用于拍摄体内图像；设置于胶囊主体外侧的可膨
胀浮圈；设置于胶囊主体内的一个或多个永磁体。膨胀装置被配置为通过将气体注入可膨胀浮圈中给胶囊内窥镜充气，以降低体内胶囊内窥镜的比重。当可膨胀浮圈注入高于阈值体积的气体时，所述胶囊内窥镜漂浮在液体中。所述一个或多个永磁体具有使体内胶囊内窥镜可以在外部磁场作用下进行运动的永磁矩。
[0009]在本专利技术的一个实施例中，提供了一种可膨胀体内胶囊内窥镜的操作方法。在未膨胀的状态下将可膨胀体内胶囊内窥镜导入生物体内含有液体的腔体中。该胶囊内窥镜包括胶囊主体、设置于胶囊主体外侧的可膨胀浮圈和设置于胶囊主体内的用于拍摄体内图像的传感装置。启动膨胀装置，膨胀装置向可膨胀浮圈中注入高于阈值体积的气体，给可膨胀浮圈充气，以降低体内胶囊内窥镜的比重，使胶囊内窥镜漂浮在腔体的液体中。通过外部磁场对胶囊主体内的具有永久磁偶极矩的一个或多个永磁体进行作用，控制漂浮的胶囊内窥镜在体内移动。
附图说明
[0010]本专利技术的主题在说明书的结尾部分被特别指出并明确要求保护。然而，本专利技术的构造和操作方法，连同其目的、特征和优点，需结合附图及以下对具体实施例的描述得到来得到最好的理解，附图中：
[0011]图1是本专利技术一种实施例所提供的可膨胀体内胶囊内窥镜分别在未膨胀状态(左图)和膨胀状态(右图)下的示意图；
[0012]图2和图3是本专利技术一种实施例所提供的可膨胀胶囊内窥镜分别在未膨胀状态(图2)和膨胀状态(图3)下于生物腔体内的示意图；
[0013]图4是本专利技术一种实施例所提供的可膨胀胶囊内窥镜及其元件的爆炸示意图；
[0014]图5是本专利技术一种实施例所提供的外部磁控系统的示意图；
[0015]图6是本专利技术一种实施例所提供的用于通过细长系绳将体内浮圈连接到体外膨胀装置上的系绳系统的示意图；
[0016]图7是本专利技术一种实施例所提供的用于连接体内浮圈和体外膨胀装置的系绳的示意图；
[0017]图8
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11是本专利技术一种实施例所提供的通过粘合方式连接到胶囊主体的“气球膨胀”型浮圈的示意图；
[0018]图12
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14是本专利技术一种实施例所提供的通过弹性应力连接到胶囊主体的“杯子膨胀”型浮圈的示意图；
[0019]图15
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16是本专利技术一种实施例所提供的径向不对称可膨胀浮圈的示意图；
[0020]图17
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18是本专利技术一种实施例所提供的径向和纵向不对称可膨胀浮圈的示意图；
[0021]图19是本专利技术一种实施例所提供的螺旋形可膨胀浮圈的示意图；
[0022]图20是本专利技术一种实施例所提供的包括螺旋形可膨胀浮圈的可膨胀胶囊内窥镜分别在未膨胀状态(左图)和膨胀状态(右图)下的示意图；
[0023]图21是本专利技术一种实施例所提供的用于通过细长系绳将螺旋形可膨胀浮圈连接到体外膨胀装置的系绳系统的示意图；
[0024]图22是本专利技术一种实施例所提供的可膨胀胶囊内窥镜(可膨胀浮圈为螺旋形)及其元件的爆炸示意图，元件包括一个径向极化磁体；
[0025]图23是本专利技术一种实施例所提供的可膨胀胶囊内窥镜(可膨胀浮圈为螺旋形)在未膨胀状态下在狭窄通道中视场角受阻的示意图；
[0026]图24是本专利技术一种实施例所提供的可膨胀胶囊内窥镜(可膨胀浮圈为螺旋形)在膨胀状态下在扩展通道中视场角变大的示意图；
[0027]图25是本专利技术一种实施例所提供的包括弹性气囊的螺旋形浮圈在未膨胀状态下的示意图；
[0028]图26是本专利技术一种实施例所提供的胶囊内窥镜在弹性螺旋形浮圈未膨胀状态下(上图)和在弹性螺旋形浮圈膨胀状态下(下图)通过狭窄通道的示意图；
[0029]图27是本专利技术一种实施例所提供的可膨胀胶囊内窥镜(可膨胀浮圈为螺旋形)的旋转方向与平移推进方向之间关系的示意图；
[0030]图28是本专利技术一种实施例所提供的系绳和体内胶囊内窥镜之间磁性可释放连接的示意图；
[0031]图29是本专利技术一种实施例所提供的独立式(无系绳)胶囊内窥镜的示意图，该胶囊内窥镜包括体内浮圈和体内膨胀装置；
[0032]图30是本专利技术一种实施例所提供的独立式胶囊内窥镜的示意图，该胶囊内窥镜包括用于粘附螺旋形弹性气囊的粘合剂涂层；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种可膨胀体内胶囊内窥镜，其特征在于，包括：胶囊主体；拍摄体内图像的传感装置，设置于胶囊主体内部；胶囊主体外部的可膨胀浮圈；膨胀装置，用于将气体注入可膨胀浮圈使体内胶囊内窥镜充气膨胀，以降低体内胶囊内窥镜的比重，使得当可膨胀浮圈被注入高于阈值体积的气体时，所述可膨胀体内胶囊内窥镜漂浮在液体中；一个或多个永磁体，设置在胶囊主体内部，具有永磁矩，使所述可膨胀体内胶囊内窥镜在外部磁场的控制下运动。2.根据权利要求1所述的可膨胀体内胶囊内窥镜，其特征在于，所述膨胀装置注入一定体积的气体，使得体内胶囊内窥镜的密度小于或等于水的密度。3.根据权利要求1所述的可膨胀体内胶囊内窥镜，其特征在于，所述膨胀装置注入一定体积的气体，使所述体内胶囊内窥镜的密度大于水的密度，该大于的量与磁升力相抵消。4.根据权利要求1所述的可膨胀体内胶囊内窥镜，其特征在于，还包括一个收缩装置，该收缩装置通过排出气体来增加体内胶囊内窥镜的比重，使得当可膨胀浮圈具有低于阈值体积的气体时，所述可膨胀体内胶囊内窥镜沉入液体中。5.根据权利要求1所述的可膨胀体内胶囊内窥镜，其特征在于，所述膨胀装置将气体注入或排出到所需的体积或压力，以调整可膨胀体内胶囊内窥镜在液体中的漂浮高度。6.根据权利要求1所述的可膨胀体内胶囊内窥镜，其特征在于，所述胶囊主体包括第一磁偶极子并且所述可膨胀浮圈包括第二磁偶极子，其中，所述第一磁偶极子和所述第二磁偶极子在没有预定磁场的情况下沿相反方向定向，以在所述可膨胀浮圈和所述胶囊主体之间形成磁吸连接，以及其中，第一或第二磁偶极子中的一个被配置为在暴露于预定磁场时翻转，使得第一磁偶极子和第二磁偶极子在基本相同的方向上定向以在可膨胀浮圈和胶囊主体之间引起排斥磁力并分离。7.根据权利要求1所述的可膨胀体内胶囊内窥镜，其特征在于，所述可膨胀浮圈在膨胀时具有螺旋形表面，以通过螺旋运动向前推动所述可膨胀体内胶囊内窥镜。8.根据权利要求7所述的可膨胀体内胶囊内窥镜，其特征在于，所述螺旋形表面在沿第一方向旋转时向前推动所述可膨胀体内胶囊内窥镜，在沿相反方向旋转时向后推动所述可膨胀体内胶囊内窥镜。9.根据权利要求7所述的可膨胀体内胶囊内窥镜，其特征在于，所述膨胀装置将所述可膨胀浮圈充气至与通道直径基本匹配的直径，以达到所述胶囊内窥镜与所述通道之间的目标压力，从而不管通道直径如何都可推进所述胶囊内窥镜。10.根据权利要求7所述的可膨胀体内胶囊内窥镜，其特征在于，所述永磁体相对于所述胶囊主体的径向轴从所述质心径向间隔开，以形成不对称的螺旋力，用于在外部磁场的作用下推动螺旋形表面旋转。11.根据权利要求1所述的可膨胀体内胶囊内窥镜，其特征在于，所述膨胀装置是一个体外装置，设置在生物体外，用于对处在生物体内的可膨胀浮圈进行充气膨胀。12.根据权利要求11所述的可膨胀体内胶囊内窥镜，其特征在于，所述体外膨胀装置通
过细长系绳附接至所述浮圈，所述细长系绳至少穿过生物体消化道的一部分。13.根据权利要求12所述的可膨胀体内胶囊内窥镜，其特征在于，所述系绳通过磁吸的方式连接至胶囊主体。14.根据权利要求13所述的可膨胀体内胶囊内窥镜，其特征在于，所述系绳在外部磁场的作用下，通过系绳与胶囊主体的内部磁体之间的磁斥力，所述系绳与所述胶囊主体磁性分离。15.根据权利要求12所述的可膨胀体内胶囊内窥镜，其特征在于，所述外部膨胀装置为注射器。16.根据权利要求12所述的可膨胀体内胶囊内窥镜，其特征在于，所述外部膨胀装置为泵。17.根据权利要求12所述的可膨胀体内胶囊内窥镜，其特征在于，所述系绳用于从生物体内以抽取的方式采集体液。18.根据权利要求1所述的可膨胀体内胶囊内窥镜，其特征在于，其特征在于，所述膨胀装置为固定于胶囊主体的体内装置，在膨胀过程中与可膨胀浮圈一起置于生物体内。19.根据权利要求18所述的可膨胀体内胶囊内窥镜，其特征在于，所述膨胀装置通过化学反应自主地产生气体。20.根据权利要求18所述的可膨胀体内胶囊内窥镜，其特征在于，所述体内膨胀装置被设置于所述胶囊主体的内部，并且所述胶囊主体具有用于将气体从所述内部膨胀装置输送到所...

【专利技术属性】
技术研发人员：鲁比，
申请(专利权)人：安克斯机器人公司，
类型：发明
国别省市：