[发明专利]用于胶囊内窥镜检测的磁导航式运动控制系统

说明书

技术领域

本发明属于无线胶囊内窥镜检测技术，具体涉及一种针对消化道内窥镜检测的胶囊型医疗装置的磁控式导航系统

背景技术

无线胶囊内窥镜检测是近十年来发展起来的无创医疗检测技术，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，并将肠胃图像数据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挽式肠胃镜有创痛苦、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。自从2001年以色列Given Imaging公司推出首款商用胶囊内窥镜M2A以来，胶囊内窥镜逐步进军医疗市场并向微型化和多功能化方向发展。

然而，目前商用无线胶囊内窥镜仍存在诸多缺陷：1)检测周期长，通常为6-8个小时；2)检测出病灶后无法进行精确的分析和仔细观察；3)一旦在体内滞留，只能采用有创的方式取出，存在安全隐患；4)无法实现药物释放和标本采集。目前市场上的胶囊内窥镜都没有外部控制和导向系统，胶囊的运动仅依赖于肠道蠕动。因此，当病灶被发现时，医师无法执行精确的分析。目前的商用胶囊内窥镜制造商采用的方案是在肠道的每一个部分采集大量的图像，这需要医师花费几个小时的时间组织和分析大量的图像信息。这也就造成胶囊内窥镜极高的成本和较低的效率。为了克服以上诸多缺陷，更好的服务患者，世界各国的相关研究机构和企业都在致力于主动控制式胶囊内窥镜的研究，目前已经发展了很多种控制方案，主要有形状记忆合金驱动、螺纹旋进、蠕虫式驱动、触角式驱动、电激励驱动、液压驱动及气动驱动等。

蠕虫通过交替伸缩其肢体以产生蠕动波，从而在泥土和其它介质上行走。借鉴蠕虫式运动方式驱动微型机器的想法自1979年由Frazer在其所发明的专利文献US4176662中提出以来，被业界广泛采用，并衍生出多种方案以驱动微型机器人，可适用于管道机器人巡查，肠道机器人检测等领域。微型机器人的核心部件包括三个部分：前气囊、后气囊和风箱。初始时，三部分都处于收缩状态；向后气囊充气，使其膨胀，与肠道表面相挤压，产生足够的静摩擦力，保持固定状态，此时后气囊起到锚的作用；进而，向风箱充气，推动微机器人前进；当风箱达到预定行程后，前气囊充气，起到锚的作用，固定住微型机器人的前端；最后，后气囊和风箱放气，收缩的风箱带动后气囊前进。至此，整个微机器人完成一个运动周期。通过不断地控制前后气囊和风箱的充放气，即可实现微机器人在肠道内的前进或后退。

日本奥林巴斯公司公布的专利文献JP2004-255174，CN200480003501.X中提出了一种引导系统，采用外加旋转磁场驱动螺旋状结构的磁体。操作时将患者置身于大型电磁铁产生的磁场当中，通过胶囊外表面的螺旋线，可以将旋转转换为推动力，使胶囊朝向目标方向运动。通过改变外磁场的方向来控制运动方向，运动速度决定于外磁场的强度、频率和介质。

但是，以上专利文献所提出的主动控制方式都存在较大的缺陷和安全隐患。蠕虫式胶囊内窥镜内部结构复杂、“风箱效应”会对肠道造成较大程度的损伤。三维旋转磁场控制方法十分复杂，螺旋结构胶囊以转动的方式前进，由于肠道的伸缩动力特性，螺旋结构与肠道产生接触摩擦难以避免，因此，以螺旋运动为主的主动控制方式会对人体肠道造成较大伤害，不利于临床的推广和使用。此外，交变电磁场产生的电磁辐射对人体的潜在伤害无法预知，仍需要进行大量的动物实验和临床验证。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于胶囊内窥镜检测的磁导航式运动控制系统，该系统可以实现胶囊内窥镜在消化道内的运动控制和位置控制。

本发明提供的用于胶囊内窥镜检测的磁导航式运动控制系统，其特征在于：该系统包括受检者支撑部，磁装配体，磁支撑座和伺服控制单元；

磁装配体和磁支撑座通过连接板连接，受检者支撑部包括支撑座和可动病床，支撑座上固定在磁装配体的下方，可动病床活动安装在支撑座上，可动病床能够相对于磁装配体运动；

磁装配体包括磁体组、夹具和导向机构，所述磁体组由第一、第二磁体构成，第一、第二磁体安装在夹具上，且第一、第二磁体的N极、S极相向放置，夹具固定在导向机构上，导向机构能够带动第一、第二磁体运动；

伺服控制单元安置于磁支撑座上，伺服控制单元控制受检者支撑部、磁装配体和磁支撑座的伺服电机动作。